如何计算cpu使用率

由于最近要进行一个任务调度的项目，在项目中需要对于集群中运算节点的使用情况进行评估，所以boss就给分配了这样的任务：如何获得全局和单个进程的cpu使用率，内存使用率，硬盘的读写速率，网络的收发速率！这个任务一下来这叫那个头大呀！！对于一个刚刚开始接触linux的我来说简直就是无从下手，于是乎各种google，网上对于这几项指标的获取方法简直是五花八门，有的甚至长篇大论，看得我也是一头雾水！经过来几天的梳理，现将自己的实现的一套方案陈述一下，以供参考！
不知大家在学习linux的工程中对于/proc这个目录有没有注意！简单的说一下/proc这个东西！！/proc 文件系统包含了一些目录（用作组织信息的方式）和虚拟文件。虚拟文件可以向用户呈现内核中的一些信息，也可以用作一种从用户空间向内核发送信息的手段。简单的来说/proc不是一个真实的文件系统，它是系统提供给用户的一些接口，用来配置系统和检测系统的运行状态，说到这里，大家可能就明白了，要解决上面我们提出的获取那几个监控指标的任务，我们
我们是不是可以通过/proc来进行呢？答案是肯定的！
1. cpu的使用率问题！
在/proc目录下有个stat文件，这个文件有什么作用呢！
怎样计算cpu的使用率，这个问题比较简单，cpu使用率=进程使用cpu的时间/cpu总的执行时间！
要计算使用率关键就是要获取这两个时间，在linux系统下，cpu的使用分为用户态，系统态，和空闲态！在linux内核中存在一个全局变量：jiffies。简单来说这就是一个时间单位，该单位的长度随不同的硬件台不同而不同！而stat这个文件中则记载了cpu在各个状态下以jiffies为单位的运行时间，因而我们可以通过读取stat文件中的数据来计算cpu的使用率！
cat /proc/stat
cpu  1061158 11597 327844 19779218 45470 16 2970 0 0 0
cpu0 350174 4822 100807 4813538 34658 15 2674 0 0 0
cpu1 340176 6337 97960 4854660 7572 0 96 0 0 0
cpu2 191603 258 64013 5050340 1079 0 181 0 0 0
cpu3 179203 177 65063 5060679 2159 0 18 0 0 0
.........
该文件的第一列表示的是cpu的名称，本人电脑四核，所以有四个!
第二列user（1061158）表示的系统从启动开始累计到当前时刻，用户态的cpu执行时间（不包括nice）！
第三列nice（11597）低优先级的用户模式！
第四列system（327844）为系统态下的执行时间。
第五列idle（19779218）为cpu的空闲时间。
cpu_rate = user + nice +system / user + nice + system + idle
这样以来问题一下变的明晰起来，我们只需要将该文件中2-4行数据读出，稍加计算就可得出cpu的使用率！
于是有了一下代码：
#include
#include
#include
using namespace std;
void readToVector(vector &dvec,ifstream &in)
{
        double temp;
        string s;
        in>>s;//skip the first string of the line;
        //cout<        for(int i = 0;i <= 3; i++)
        {
                in>>temp;
                //cout<                dvec.push_back(temp);
        }
}
double calcCpuRate(vector &dvec)
{
        double rate = 0.0;
        rate = 100 * (dvec[0] + dvec[1] + dvec[2]) / (dvec[0] + dvec[1] + dvec[2] + dvec[3]);
        return rate;
}
int main()
{
        vector dvec;
        double rate = 0.0;
        ifstream in("/proc/stat");
        if(!in)
        {
                cout<<"the file can not be used!!"<        }
        readToVector(dvec,in);
        rate =  calcCpuRate(dvec);
        cout<<"the cpu rate is:"<        return 0;
}
但是这个方法，计算得来的cpu使用率，并非十分精确，用心的读者，可能看出了问题的所在，即：stat中记录的是系统从启动到当前时刻的cpu使用情况，加入系统启动了很长一段时间，但是一直都是空闲的，但是在前几分钟的时间内，比较繁忙，这样计算出来的使用率误差比较大，最好的一个解决办法，就是我们隔一段时间分别读取stat中的数值，通过计算差值的方法，来得到user nice system 和 idle 这四个参数，来计算cpu的使用率！至于时间的选取上，也是值得我们思考的一个问题！