节点利用率查看与计算方法

（1）使用proc文件求CPU使用率

在Linux下，CPU利用率分为用户态，系统态和空闲态，分别表示CPU处于用户态执行的时间，系统内核执行的时间，和空闲系统进程执行的时间，三者之和就是CPU的总时间，当没有用户进程、系统进程等需要执行的时候，CPU就执行系统缺省的空闲进程。从平常的思维方式理解的话，CPU的利用率就是非空闲进程占用时间的比例，即CPU执行非空闲进程的时间/CPU总的执行时间。

在Linux系统中，CPU时间的分配信息保存在/proc/stat文件中，利用率的计算应该从这个文件中获取数据。文件的头几行记录了每个CPU的用户态，系统态，空闲态等状态下分配的时间片（单位是Jiffies），这些数据是从CPU加电到当前的累计值。常用的监控软件就是利用/proc/stat里面的这些数据来计算CPU的利用率的。“/proc/stat”文件数据如图7-9所示：

图7-9　/proc/stat文件数据

第一行的数值表示的是CPU总的使用情况，下表7-2解析第一行各数值的含义（单位：jiffies）：

表7-2　/proc/stat文件内容解析

jiffies是内核中的一个全局变量，用来记录自系统启动一来产生的节拍数，在linux中，一个节拍大致可理解为操作系统进程调度的最小时间片，不同linux内核可能值有不同，通常在1ms到10ms之间。

因为/proc/stat中的数值都是从系统启动开始累积到当前时刻的积累值，所以需要在不同时间点t1和t2取值进行比较运算，当两个时间点的间隔较短时，就可以把这个计算结果看作是CPU的即时利用率。

CPU的即时利用率的计算公式：

CPU在t1到t2时间段总的使用时间=（user2+nice2+system2+idle2+iowait2+irq2+softirq2）-（user1+nice1+system1+idle1+iowait1+irq1+softirq1）

CPU在t1到t2时间段空闲使用时间=（idle2-idle1）

CPU在t1到t2时间段即时利用率=1-CPU空闲使用时间/CPU总的使用时间

（2）使用proc文件求内存利用率

查看Linux系统的内存使用情况，查看文件/proc/meminfo文件，使用MemFree字段来计算内存。/proc/meminfo文件内容如下所示：

字段解释：

MemTotal：所有可用RAM大小（即物理内存减去一些预留位和内核的二进制代码大小）

MemFree：LowFree和HighFree的总和，被系统留着未使用的内存。

内存利用率可以表示为：

内存利用率=1-MemFree/MemTotal

（3）使用proc文件求带宽利用率

Linux提供的LKM机制可以使我们通过proc伪文件系统来获取Linux内核信息，而通过proc/net/dev我们可以实时获取网络适配器及统计信息。抛开复杂的概念，简单说就是可以利用proc/net/dev来获取网卡的网速及网络包的收发情况。这里主要关心Receive和Transmit项的bytes项，Receive代表输入字节数，Transmit代表输出字节数。(https://www.xing528.com)

网口传输速率为一段时间的Receive和Transmit的变化量，网络宽带占用率则是网口传输速率与当前接口的带宽的比值。通过cat/proc/net/dev采集两次，计算两次的流量差值，流量一般单位Gbps Mbps等。

带宽利用率=流量/带宽，其中流量指的是网卡流量，包括输入流量和输出流量，获取结果以bytes为单位，图7-10显示/proc/net/dev的文件数据。

图7-10　/proc/net/dev文件数据

（4）使用iostat求I/O占用率

iostat负责监控服务器设备的I/O负载压力，如查看系统处理某一I/O请求的耗时，进程I/O请求数量等。通过运行iostat查看I/O各项基本信息，可以分析操作系统与进程在进行交互时I/O是否存在瓶颈的问题。

运行iostat后I/O负载情况如下所示：

每一列的指标意义如下：

rrqm/s：每秒进行merge的读操作数目。即delta（rmerge）/s

wrqm/s：每秒进行merge的写操作数目。即delta（wmerge）/s

r/s：每秒完成的读I/O设备次数。即delta（rio）/s

w/s：每秒完成的写I/O设备次数。即delta（wio）/s

rkB/s：每秒读K字节数。是rsect/s的一半，因为每扇区大小为512字节。

wkB/s：每秒写K字节数。是wsect/s的一半。

avgrq-sz：平均每次设备I/O操作的数据大小（扇区）。delta（rsect+wsect）/delta（rio+wio）

avgqu-sz：平均I/O队列长度。即delta（aveq）/s/1000（aveq的单位为毫秒）。

await：平均每次设备I/O操作的等待时间（毫秒）。即delta（ruse+wuse）/delta（rio+wio）

svctm：平均每次设备I/O操作的服务时间（毫秒）。即delta（use）/delta（rio+wio）

%util：一秒中有百分之多少的时间用于I/O操作，或者说一秒中有多少时间I/O队列是非空的。即delta（use）/s/1000（use的单位为毫秒）

%util：在统计时间内所有处理I/O时间，除以总共统计时间。例如，如果统计间隔1秒，该设备有0.8秒在处理IO，而0.2秒闲置，那么该设备的%util=0.8/1=80%，所以该参数暗示了设备的繁忙程度。一般地，如果%util接近100%，说明产生的I/O请求太多，I/O系统已经满负荷，该磁盘可能存在瓶颈。但是如果是多磁盘，即使%util是100%，因为磁盘的并发能力，所以磁盘使用未必就到了瓶颈。

计算I/O占用率的部分代码如下所示：