io帶寬使用率檢視 linux_Linux下Java擷取CPU 記憶體 磁盤IO 網絡帶寬使用率

一、CPU

使用proc檔案系統，"proc檔案系統是一個僞檔案系統，它隻存在記憶體當中，而不占用外存空間。它以檔案系統的方式為通路系統核心資料的操作提供接口。使用者和應用程式可以通過proc得到系統的資訊，并可以改變核心的某些參數。"

從/proc檔案系統擷取cpu使用情況：    cat /proc/stat

在Linux的核心中，有一個全 局變量：Jiffies。 Jiffies代表時間。它的機關随硬體平台的不同而不同。系統裡定義了一個常數HZ，代表每秒種最小時間間隔的數目。這樣jiffies的機關就是 1/HZ。Intel平台jiffies的機關是1/100秒，這就是系統所能分辨的最小時間間隔了。每個CPU時間片，Jiffies都要加1。 CPU的使用率就是用執行使用者态+系統态的Jiffies除以總的Jifffies來表示。

在Linux系統中，CPU使用率的計算來源在/proc/stat檔案，這個檔案的頭幾行記錄了每個CPU的使用者态，系統态，空閑态等狀态下的不同的Jiffies，常用的監控軟體就是利用/proc/stat裡面的這些資料來計算CPU的使用率的。

包含了所有CPU活動的資訊，該檔案中的所有值都是從系統啟動開始累計到目前時刻。

[[email protected] LoadBalanceAlg]# cat /proc/stat

cpu  71095 55513 76751 2545622893 303185 4160 47722 0

cpu0 3855 1134 4284 159122519 3882 0 717 0

cpu1 4236 770 5837 159113370 11291 6 865 0

cpu2 4934 1142 5048 158991321 130622 362 2939 0

cpu3 2320 14774 5177 159111528 1417 8 1138 0

cpu4 2694 405 3086 159071174 56284 235 2477 0

cpu5 1701 886 2560 159129034 1316 2 849 0

cpu6 2937 450 2863 159068480 59183 228 2198 0

cpu7 916 316 2426 159130057 1682 1 933 0

cpu8 2543 50 3509 159122844 4467 1 2911 0

cpu9 4761 827 6296 159118849 4490 8 1086 0

cpu10 8517 4236 9148 159102063 9791 173 2382 0

cpu11 22001 29737 14602 159065992 2583 6 1382 0

cpu12 3453 150 3075 159113794 5387 1162 9276 0

cpu13 2120 424 3403 159126526 2608 7 1199 0

cpu14 2637 65 2663 159107796 6704 1914 14503 0

cpu15 1462 142 2763 159127539 1470 39 2859 0

intr 1636622296 1591605869 4 0 4 4 0 0 0 1 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 952 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1005479 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 32763528 0 0 0 0 0 0 0 1697776 0 0 0 0 0 0 0 1556158 2 0 0 0 0 0 0 1598011 0 0 0 0 0 0 0 1287622 0 0 0 0 0 0 0 1522517 0 0 0 0 0 0 0 2467360 0 0 0 0 0 0 0 1116999 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ctxt 431778894

btime 1363058934

processes 279394

procs_running 1

procs_blocked 0

輸出解釋：

CPU 以及CPU0、CPU1、CPU2、CPU3每行的每個參數意思(以第一行為例)為：

參數 解釋

user (432661) 從系統啟動開始累計到目前時刻，使用者态的CPU時間(機關：jiffies) ，不包含 nice值為負程序。1jiffies=0.01秒

nice (13295) 從系統啟動開始累計到目前時刻，nice值為負的程序所占用的CPU時間(機關：jiffies)

system (86656) 從系統啟動開始累計到目前時刻，核心時間(機關：jiffies)

idle (422145968) 從系統啟動開始累計到目前時刻，除硬碟IO等待時間以外其它等待時間(機關：jiffies)

iowait (171474) 從系統啟動開始累計到目前時刻，硬碟IO等待時間(機關：jiffies) ，

irq (233) 從系統啟動開始累計到目前時刻，硬中斷時間(機關：jiffies)

softirq (5346) 從系統啟動開始累計到目前時刻，軟中斷時間(機關：jiffies)

CPU時間=user+system+nice+idle+iowait+irq+softirq

“intr”這行給出中斷的資訊，第一個為自系統啟動以來，發生的所有的中斷的次數；然後每個數對應一個特定的中斷自系統啟動以來所發生的次數。

“ctxt”給出了自系統啟動以來CPU發生的上下文交換的次數。

“btime”給出了從系統啟動到現在為止的時間，機關為秒。

“processes (total_forks) 自系統啟動以來所建立的任務的個數目。

“procs_running”：目前運作隊列的任務的數目。

“procs_blocked”：目前被阻塞的任務的數目。

那麼CPU使用率的計算方法：可以使用取兩個采樣點，計算其內插補點的辦法。

CPU使用率 = 1- (idle2-idle1)/(cpu2-cpu1)

java中調用Linux的shell指令使用Process和Runtime

jdk1.6 API doc:

public class Runtimeextends Object

每個 Java 應用程式都有一個 Runtime 類執行個體，使應用程式能夠與其運作的環境相連接配接。可以通過getRuntime 方法擷取目前運作時。

應用程式不能建立自己的 Runtime 類執行個體。

public abstract class Processextends Object

ProcessBuilder.start() 和Runtime.exec 方法建立一個本機程序，并傳回 Process 子類的一個執行個體，該執行個體可用來控制程序并獲得相關資訊。

代碼：

importjava.io.BufferedReader;importjava.io.IOException;importjava.io.InputStreamReader;importjava.io.PrintWriter;importjava.io.StringWriter;importorg.apache.log4j.Logger;

public class CpuUsage extendsResourceUsage {private static Logger log = Logger.getLogger(CpuUsage.class);private static CpuUsage INSTANCE = newCpuUsage();privateCpuUsage(){

}public staticCpuUsage getInstance(){returnINSTANCE;

}@Overridepublic floatget() {

log.info("開始收集cpu使用率");float cpuUsage = 0;

Process pro1,pro2;

Runtime r=Runtime.getRuntime();try{

String command= "cat /proc/stat";//第一次采集CPU時間

long startTime =System.currentTimeMillis();

pro1=r.exec(command);

BufferedReader in1= new BufferedReader(newInputStreamReader(pro1.getInputStream()));

String line= null;long idleCpuTime1 = 0, totalCpuTime1 = 0; //分别為系統啟動後空閑的CPU時間和總的CPU時間

while((line=in1.readLine()) != null){if(line.startsWith("cpu")){

line=line.trim();

log.info(line);

String[] temp= line.split("\\s+");

idleCpuTime1= Long.parseLong(temp[4]);for(String s : temp){if(!s.equals("cpu")){

totalCpuTime1+=Long.parseLong(s);

}

}

log.info("IdleCpuTime: " + idleCpuTime1 + ", " + "TotalCpuTime" +totalCpuTime1);break;

}

}

in1.close();

pro1.destroy();try{

Thread.sleep(100);

}catch(InterruptedException e) {

StringWriter sw= newStringWriter();

e.printStackTrace(newPrintWriter(sw));

log.error("CpuUsage休眠時發生InterruptedException. " +e.getMessage());

log.error(sw.toString());

}//第二次采集CPU時間

long endTime =System.currentTimeMillis();

pro2=r.exec(command);

BufferedReader in2= new BufferedReader(newInputStreamReader(pro2.getInputStream()));long idleCpuTime2 = 0, totalCpuTime2 = 0; //分别為系統啟動後空閑的CPU時間和總的CPU時間

while((line=in2.readLine()) != null){if(line.startsWith("cpu")){

line=line.trim();

log.info(line);

String[] temp= line.split("\\s+");

idleCpuTime2= Long.parseLong(temp[4]);for(String s : temp){if(!s.equals("cpu")){

totalCpuTime2+=Long.parseLong(s);

}

}

log.info("IdleCpuTime: " + idleCpuTime2 + ", " + "TotalCpuTime" +totalCpuTime2);break;

}

}if(idleCpuTime1 != 0 && totalCpuTime1 !=0 && idleCpuTime2 != 0 && totalCpuTime2 !=0){

cpuUsage= 1 - (float)(idleCpuTime2 - idleCpuTime1)/(float)(totalCpuTime2 -totalCpuTime1);

log.info("本節點CPU使用率為: " +cpuUsage);

}

in2.close();

pro2.destroy();

}catch(IOException e) {

StringWriter sw= newStringWriter();

e.printStackTrace(newPrintWriter(sw));

log.error("CpuUsage發生InstantiationException. " +e.getMessage());

log.error(sw.toString());

}returncpuUsage;

}

public static void main(String[] args) throwsInterruptedException {while(true){

System.out.println(CpuUsage.getInstance().get());

Thread.sleep(5000);

}

}

}

二、記憶體

從/proc檔案系統擷取記憶體使用情況：   cat /proc/meminfo

MemTotal:      8167348 kB

MemFree:       4109964 kB

Buffers:         35728 kB

Cached:        1877960 kB

SwapCached:     159088 kB

Active:        3184176 kB

Inactive:       672132 kB

HighTotal:           0 kB

HighFree:            0 kB

LowTotal:      8167348 kB

LowFree:       4109964 kB

SwapTotal:    26738680 kB

SwapFree:     26373632 kB

Dirty:              40 kB

Writeback:           0 kB

AnonPages:     1872416 kB

Mapped:          24928 kB

Slab:           107804 kB

PageTables:      34612 kB

NFS_Unstable:        0 kB

Bounce:              0 kB

CommitLimit:  30822352 kB

Committed_AS:  5386080 kB

VmallocTotal: 34359738367 kB

VmallocUsed:    276892 kB

VmallocChunk: 34359460287 kB

HugePages_Total:     0

HugePages_Free:      0

HugePages_Rsvd:      0

Hugepagesize:     2048 kB

記憶體使用率 = 1 - MemFree/MemTotal

代碼：

importjava.io.BufferedReader;importjava.io.IOException;importjava.io.InputStreamReader;importjava.io.PrintWriter;importjava.io.StringWriter;importorg.apache.log4j.Logger;

public class MemUsage extendsResourceUsage{private static Logger log = Logger.getLogger(MemUsage.class);private static MemUsage INSTANCE = newMemUsage();privateMemUsage(){

}public staticMemUsage getInstance(){returnINSTANCE;

}@Overridepublic floatget() {

log.info("開始收集memory使用率");float memUsage = 0.0f;

Process pro= null;

Runtime r=Runtime.getRuntime();try{

String command= "cat /proc/meminfo";

pro=r.exec(command);

BufferedReader in= new BufferedReader(newInputStreamReader(pro.getInputStream()));

String line= null;int count = 0;long totalMem = 0, freeMem = 0;while((line=in.readLine()) != null){

log.info(line);

String[] memInfo= line.split("\\s+");if(memInfo[0].startsWith("MemTotal")){

totalMem= Long.parseLong(memInfo[1]);

}if(memInfo[0].startsWith("MemFree")){

freeMem= Long.parseLong(memInfo[1]);

}

memUsage= 1- (float)freeMem/(float)totalMem;

log.info("本節點記憶體使用率為: " +memUsage);if(++count == 2){break;

}

}

in.close();

pro.destroy();

}catch(IOException e) {

StringWriter sw= newStringWriter();

e.printStackTrace(newPrintWriter(sw));

log.error("MemUsage發生InstantiationException. " +e.getMessage());

log.error(sw.toString());

}returnmemUsage;

}

public static void main(String[] args) throwsInterruptedException {while(true){

System.out.println(MemUsage.getInstance().get());

Thread.sleep(5000);

}

}

}

三、磁盤IO

使用iostat：

[[email protected] LoadBalanceAlg]# iostat -d -x

Linux 2.6.18-238.el5 (localhost.localdomain)    2013Äê03ÔÂ30ÈÕ

Device:         rrqm/s   wrqm/s   r/s   w/s   rsec/s   wsec/s avgrq-sz avgqu-sz   await  svctm  %util

sda               0.09     0.28  0.02  0.03     0.92     2.57    60.71     0.00   63.28   3.33   0.02

sda1              0.00     0.00  0.00  0.00     0.00     0.00    24.40     0.00    2.59   2.53   0.00

sda2              0.09     0.28  0.02  0.03     0.92     2.57    60.76     0.00   63.36   3.34   0.02

sdb               0.03     0.72  0.04  0.53     2.57    10.04    22.09     0.01   17.36   5.12   0.29

sdb1              0.03     0.72  0.04  0.53     2.57    10.04    22.09     0.01   17.36   5.12   0.29

dm-0              0.00     0.00  0.07  1.30     2.63    10.40     9.53     0.03   24.95   2.15   0.29

dm-1              0.00     0.00  0.11  0.28     0.86     2.21     8.00     0.12  300.47   0.16   0.01

man iostat:

-d     The -d option is exclusive of the -c option and displays only the device utilization report.

-x     Display extended statistics.  This option is exclusive of the -p and -n, and works with post 2.5 kernels since it needs /proc/diskstats file or a mounted sysfs to get the statistics. This option may also work with older kernels (e.g. 2.4) only if extended statistics are available in /proc/partitions (the kernel needs to be  patched for that).

%util Percentage of CPU time during which I/O requests were issued to the device (bandwidth utilization for the device). Device saturation occurs when this value  is close to 100%.

一秒中有百分之多少的時間用于I/O操作，或者說一秒中有多少時間I/O隊列是非空的。如果%util接近100%,表明I/O請求太多,I/O系統已經滿負荷，磁盤可能存在瓶頸,一般%util大于70%,I/O壓力就比較大，讀取速度有較多的wait。

代碼：

importjava.io.BufferedReader;importjava.io.IOException;importjava.io.InputStreamReader;importjava.io.PrintWriter;importjava.io.StringWriter;importorg.apache.log4j.Logger;

public class IoUsage extendsResourceUsage{private static Logger log = Logger.getLogger(IoUsage.class);private static IoUsage INSTANCE = newIoUsage();privateIoUsage(){

}public staticIoUsage getInstance(){returnINSTANCE;

}@Overridepublic floatget() {

log.info("開始收集磁盤IO使用率");float ioUsage = 0.0f;

Process pro= null;

Runtime r=Runtime.getRuntime();try{

String command= "iostat -d -x";

pro=r.exec(command);

BufferedReader in= new BufferedReader(newInputStreamReader(pro.getInputStream()));

String line= null;int count = 0;while((line=in.readLine()) != null){if(++count >= 4){//log.info(line);

String[] temp = line.split("\\s+");if(temp.length > 1){float util = Float.parseFloat(temp[temp.length-1]);

ioUsage= (ioUsage>util)?ioUsage:util;

}

}

}if(ioUsage > 0){

log.info("本節點磁盤IO使用率為: " +ioUsage);

ioUsage/= 100;

}

in.close();

pro.destroy();

}catch(IOException e) {

StringWriter sw= newStringWriter();

e.printStackTrace(newPrintWriter(sw));

log.error("IoUsage發生InstantiationException. " +e.getMessage());

log.error(sw.toString());

}returnioUsage;

}

public static void main(String[] args) throwsInterruptedException {while(true){

System.out.println(IoUsage.getInstance().get());

Thread.sleep(5000);

}

}

}

四、網絡帶寬

從/proc檔案系統擷取網絡使用情況：   cat /proc/net/dev

[[email protected] LoadBalanceAlg]# cat /proc/net/dev

Inter-|   Receive                                                |  Transmit

face |bytes    packets errs drop fifo frame compressed multicast|bytes    packets errs drop fifo colls carrier compressed

lo:1402131426 15109136    0    0    0     0          0         0 1402131426 15109136    0    0    0     0       0          0

eth0:4546168400 42535979    0    0    0     0          0        44 5610190492 8943999    0    0    0     0       0          0

eth1:       0       0    0    0    0     0          0         0        0       0    0    0    0     0       0          0

eth3:       0       0    0    0    0     0          0         0        0       0    0    0    0     0       0          0

__tmp945063435:       0       0    0    0    0     0          0         0        0       0    0    0    0     0       0          0

bond0:4546168400 42535979    0    0    0     0          0        44 5610190492 8943999    0    0    0     0       0          0

統計一段時間内Receive和Tramsmit的bytes數的變化，即可獲得網口傳輸速率，再除以網口的帶寬就得到帶寬的使用率

代碼：

importjava.io.BufferedReader;importjava.io.IOException;importjava.io.InputStreamReader;importjava.io.PrintWriter;importjava.io.StringWriter;importorg.apache.log4j.Logger;

public class NetUsage extendsResourceUsage {private static Logger log = Logger.getLogger(NetUsage.class);private static NetUsage INSTANCE = newNetUsage();private final static float TotalBandwidth = 1000; //網口帶寬,Mbps

privateNetUsage(){

}public staticNetUsage getInstance(){returnINSTANCE;

}@Overridepublic floatget() {

log.info("開始收集網絡帶寬使用率");float netUsage = 0.0f;

Process pro1,pro2;

Runtime r=Runtime.getRuntime();try{

String command= "cat /proc/net/dev";//第一次采集流量資料

long startTime =System.currentTimeMillis();

pro1=r.exec(command);

BufferedReader in1= new BufferedReader(newInputStreamReader(pro1.getInputStream()));

String line= null;long inSize1 = 0, outSize1 = 0;while((line=in1.readLine()) != null){

line=line.trim();if(line.startsWith("eth0")){

log.info(line);

String[] temp= line.split("\\s+");

inSize1= Long.parseLong(temp[0].substring(5)); //Receive bytes,機關為Byte

outSize1 = Long.parseLong(temp[8]); //Transmit bytes,機關為Byte

break;

}

}

in1.close();

pro1.destroy();try{

Thread.sleep(1000);

}catch(InterruptedException e) {

StringWriter sw= newStringWriter();

e.printStackTrace(newPrintWriter(sw));

log.error("NetUsage休眠時發生InterruptedException. " +e.getMessage());

log.error(sw.toString());

}//第二次采集流量資料

long endTime =System.currentTimeMillis();

pro2=r.exec(command);

BufferedReader in2= new BufferedReader(newInputStreamReader(pro2.getInputStream()));long inSize2 = 0 ,outSize2 = 0;while((line=in2.readLine()) != null){

line=line.trim();if(line.startsWith("eth0")){

log.info(line);

String[] temp= line.split("\\s+");

inSize2= Long.parseLong(temp[0].substring(5));

outSize2= Long.parseLong(temp[8]);break;

}

}if(inSize1 != 0 && outSize1 !=0 && inSize2 != 0 && outSize2 !=0){float interval = (float)(endTime - startTime)/1000;//網口傳輸速度,機關為bps

float curRate = (float)(inSize2 - inSize1 + outSize2 - outSize1)*8/(1000000*interval);

netUsage= curRate/TotalBandwidth;

log.info("本節點網口速度為: " + curRate + "Mbps");

log.info("本節點網絡帶寬使用率為: " +netUsage);

}

in2.close();

pro2.destroy();

}catch(IOException e) {

StringWriter sw= newStringWriter();

e.printStackTrace(newPrintWriter(sw));

log.error("NetUsage發生InstantiationException. " +e.getMessage());

log.error(sw.toString());

}returnnetUsage;

}

public static void main(String[] args) throwsInterruptedException {while(true){

System.out.println(NetUsage.getInstance().get());

Thread.sleep(5000);

}

}

}