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转载：关于vmstat,top,ps aux查看的cpu占用率不一致的问题问题：用vmstat,top,和ps aux三个命令查看进程对cpu的占用率，数值差异很大。
例：用 vmstat 查看系统cpu空闲率， id是cpu的空闲率，可以看出，空闲率一直在73%以上用 ps aux 统计两个compress进程的cpu占用率，长时间恒定在15.5%和28.9%用 top统计两个compress进程的cpu占用率，可以看出是一个动态变化的过程（命令执行结果后面有显示）
这三个命令查出的cpu利用率不统一首先，ps aux中两个compress进程占用cpu 15.5%+28.9%&40%,再加上其它进程，为何vmstat查看cpu空闲率id还能一直大于73%其次，top命令显示的进程compress的cpu占用率和ps显示的数值差别很大，ps的cpu占用率雷打不动，一直是恒定值，top的比较动态， 难道ps aux显示的进程cpu占用率不可靠？最后，这三个命令查出的cpu占用率相互之间均不统一，用哪一个更可靠？例如输入如下命令,粗体字是cpu占用率
$ vmstat 1procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- ----cpu----r
b swpd free buff
cache si so bi bo in cs us sy id wa0
0 432 802660
4 0 0 204 770 0
0 432 799196
0 432 802420
0 480 1599
0 432 802292
0 440 1859
0 432 797636
0 240 1403
0 432 798732
0 448 1506
0 432 797924
0 192 1752
0 432 802076
0 280 1705
$ps aux | grep compressUSER
PID %CPU %MEM VSZ
STAT START TIME COMMANDimg
S Aug12 230:57 ./bin/compress 8014img
S Aug12 430:28 ./bin/compress 8004
$top | grep compressPID USER
SHR S %CPU %MEM TIME+
16 0 40956
20m 6632 R 10.7
0.3 231:10.12 compress
16 0 54592
21m 2456 S 20.3
0.3 430:54.32 compress
17 0 36740
16m 2456 S 10.3
0.2 231:10.43 compress
16 0 54592
21m 2456 R 58.9
0.3 430:56.09 compress
16 0 36716
16m 2456 R 53.9
0.2 231:12.05 compress
16 0 58444
24m 4752 R 69.9
0.3 430:58.19 compress
16 0 36716
16m 2456 S 60.2
0.2 231:13.86 compress
16 0 54592
21m 2456 S 52.6
0.3 430:59.77 compress
15 0 36716
16m 2456 S 45.3
0.2 231:15.22 compress
大概看了些源码，补充一下：top，ps，vmstat都是根据系统的proc文件进行计算的，其中vmstat，top都使用了/proc/stat文件，而ps，top也使用了/proc/*/stat文件进行计算。
1.vmstat对于cpu idle的计算方式比较复杂，但是显示的为平均值，即使用cpu使用时间片的差值/时间间隔/cpu个数（为物理cpu数目＊cpu核心数），其中时间间隔为vmstat后加的参数，如vmstat 10就为10s内的平均cpu 占用率；
2.ps计算的为每个进程的cpu占用时间，使用的为/proc/*/stat文件，其中＊为进程号，计算方式为使用cpu总的时间片数/Hertz，目前确认为对于每个物理cpu的占用比率，因此在双核机器上显示的数值需要除以核心数2；
3.top使用的是/proc/stat计算上面显示的cpu占用，使用/proc/*/stat计算每个进程占用的时间。但是计算的方式有所不同，代码较为复杂，但是目前确认为默认显示为Irix模式，即为相对于单个cpu core的占用的时间，如双核机器需要将该数值除以2＊2计算，通过 shift+i可以进行切换；
通过上述说明可以解释珺方发现的问题:问题1：首先，ps aux中两个compress进程占用cpu 15.5%+28.9%&40%,再加上其它进程，为何vmstat查看cpu空闲率id还能一直大于73%ps的cpu占用率需要除以双核cpu数目为2，因此实际占用为(15.5%+28.9% )/2=22.2% ,也就约等于100％-73%；
问题2：其次，top命令显示的进程compress的cpu占用率和ps显示的数值差别很大，ps的cpu占用率雷打不动，一直是恒定值，top的比较动态， 难道ps aux显示的进程cpu占用率不可靠？ps和top相差的数值为2倍关系，因此显示的占用率相差很大，同时变化率也会较大；
问题3：最后，这三个命令查出的cpu占用率相互之间均不统一，用哪一个更可靠？例如输入如下命令,粗体字是cpu占用率这三个命令的占用率是统一的，按照如下公式进行计算时数据是一致的：vmstat 的100%-idle == ps的cpu占用/cpu核心数 == top的cpu占用/cpu核心数/物理cpu数目;
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来自: 广州
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0. 为什么写这篇博客
Linux的top或者ps都可以查看进程的cpu利用率，那为什么还需要了解这个细节呢。编写这篇文章呢有如下三个原因：
* 希望在脚本中，能够以过”非阻塞”的方式获取进程cpu利用率
* ps无法获得进程当前时刻的CPU利用率;top则需要至少1秒才能获得进程当前的利用率
1. 如何统计进程CPU利用率
在Linux的/proc文件系统，可以看到自启动时候开始，所有CPU消耗的时间片；对于个进程，也可以看到进程消耗的时间片。这是一个累计值，可以"非阻塞"的输出。获得一定时间间隔的两次统计就可以计算出这段时间内的进程CPU利用率。
所以，是否存在一种简单的，非阻塞的方式获得进程的CPU利用率? 答案是：“没有”。："这就像有人给你一张照片，要你回答照片中车子的速度一样"
1.1 /proc/stat 统计总CPU消耗
这个概念在计算中并不重要，但是了解一下还是有益的。在/proc/[pid/]stat中我们可以看到系统统计的CPU时间消耗，这里都统一使用1/USER_HZ为一个时间片(man proc)，多数情况下USER_HZ都是取值100，所以这里的一个时间片就是10ms。可以通过系统调用sysconf(_SC_CLK_TCK)来获得准确USER_HZ的取值。
# cat /proc/stat|grep "cpu "
每一列对应的CPU消耗含义是(man proc)：用户态(user)、低优先级用户态(nice)、系统(sys)、闲置、IOWAIT(内核2.5.41+)、中断(since 2.6.0+)、软终端(since 2.6.0+)、steal(虚拟环境中其他OS消耗2.6.11+)、guest(为访客OS运行虚拟CPU消耗2.6.24)
对应如下：
# cat /proc/stat|grep "cpu "
|softirq |steal
所以，计算CPU总消耗可以使用如下shell命令：
cat /proc/stat|grep "cpu "|awk '{for(i=2;i<=NF;i++)j+=$i;print "cpu_total_slice "}'
cpu_total_slice
很多地方看到都只是统计前面四列或者五列，这是不完整的；不过，因为通常前四、五列是CPU的主要消耗，所以这样如此计算也通常是准确的。例如，上例中，前面五列的消耗是CPU消耗的99.99%。
(tips：这里的时间片和CPU时钟中断的jiffy不是一个概念，一个是内核态的，一个用户态的)
1.2 进程消耗的CPU时间片
在proc文件系统中，可以通过/proc/[pid]/stat获得进程消耗的时间片，输出的第14、15、16、17列分别对应进程用户态CPU消耗、内核态的消耗、用户态等待子进程的消耗、内核态等待子进程的消耗(man proc)。所以进程的CPU消耗可以使用如下命令：
cat /proc/9583/stat|awk '{print "cpu_process_total_slice " $14+$15+$16+$17}'
cpu_process_total_slice 1068099
tips：从这里可以看到，Linux并没有进程级别的iowait统计，如果想知道系统的iowait是哪个进程导致，则还需要一些其他的工具辅助。
1.3 "非阻塞"的计算进程CPU利用率
从这里也看到，是没有某个时刻CPU利用率的说法的，也就没法获得某个时刻的CPU利用率。这就像物理中的"速度"的概念，没有某一时刻速度的概念，速度一定是一个时间段之内的。那么要"非阻塞"计算某个进程CPU利用率，则需要取两次事件间隔进行计算，这两次事件间隔的操作可以是非阻塞的。计算办法如下：
* 时刻A，计算操作系统总CPU时间片消耗total_cpu_slice_A；计算进程总CPU时间片消耗；total_process_slice_A
* 时刻B，计算操作系统总CPU时间片消耗total_cpu_slice_B；计算进程总CPU时间片消耗；total_process_slice_B
B时刻就可以"非阻塞"的计算这段时间进程的CPU利用率了：
100%*(total_process_slice_B-total_process_slice_A)/(total_cpu_slice_B-total_cpu_slice_A)
1.4 ps命令显示的CPU利用率是什么意思
CPU usage is currently expressed as the percentage of time spent running during the entire lifetime of a process. This is
not ideal, and it does not conform to the standards that ps otherwise conforms to. CPU usage is unlikely to add up to
exactly 100%.
可以看到，ps命令%CPU显示的是进程自启动时刻起，直至当前的总平均CPU利用率。
2 参考文档
* man proc / man ps
博客的草稿箱里面虽然有好几篇稿子了，不过距离好像都有100天了，写完这一篇还是很欣慰，虽然内容不多。
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