查找 Linux 中线程的 CPU 使用率

Question

我有一个在 Linux 上运行的基于 C 的应用程序，大约有 30 个线程。 现在我需要编写一个小实用程序来查找给定时间每个线程的 CPU 使用情况。它可以是应用程序的单独部分或一部分。

/proc 的问题之一是查找哪个线程是什么。

请给我一些如何开始的想法。

谢谢

Answer 1

我建议为每个线程指定一个人类可读的名称。 该名称在线程级“ps”输出中可见（因此“ps -L PID”）。

您可以使用此（不可移植）pthread api 为每个线程命名：

int pthread_setname_np(pthread_t thread, const char *name);

多线程雷鸟的输出示例：

 % ps -o pid,pcpu,comm,cmd -L 7111
  PID %CPU COMMAND         CMD
 7111  8.3 thunderbird     /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 Gecko_IOThread  /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 Link Monitor    /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 Socket Thread   /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 JS Watchdog     /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 JS Helper       /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.1 JS Helper       /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.1 JS Helper       /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.1 JS Helper       /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 AudioIPC Callba /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 AudioIPC Server /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 BGReadURLs      /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 Hang Monitor    /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 gmain           /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 gdbus           /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 Cache2 I/O      /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 Cookie          /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 Timer           /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 GMPThread       /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.5 Softwar~cThread /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 Compositor      /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 VRListener      /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 ImgDecoder #1   /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 ImageIO         /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 IPDL Background /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 HTML5 Parser    /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 LoadRoots       /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 DataStorage     /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 DataStorage     /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 mozStorage #1   /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 StyleThread#0   /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 StyleThread#1   /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 StyleThread#2   /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 ImgDecoder #2   /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 dconf worker    /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 mozStorage #2   /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 SysProxySetting /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 ProxyResolution /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 DataStorage     /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 URL Classifier  /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 Classif~ Update /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 DNS Resolver #1 /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 DOM Worker      /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 ImageBr~geChild /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 mozStorage #3   /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 thunderbird     /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 thunderbird     /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 thunderbird     /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 mozStorage #4   /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 DNS Resolver #2 /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 mozStorage #5   /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 ImgDecoder #3   /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 DNS Resolver #3 /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 localStorage DB /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 thunderbird     /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 thunderbird     /usr/lib/thunderbird/thunderbird
 7111  0.0 thunderbird     /usr/lib/thunderbird/thunderbird

Answer 2

正如OP所指出的，

/proc

文件系统为每个进程

/proc/PROCESS-ID/stat

和每个任务

/proc/PROCESS-ID/task/TASKID/stat

都有一个“stat”文件。后者是进程统计信息，是所有任务的聚合（包括已完成的任务！）。

根据

man proc

：

stat

文件中的字段 14、15 包括使用的 CPU（用户、内核）。

剩下的就是将线程映射到 TASKID 的任务。正如手册页中所述（请参阅引号），没有直接的 API 来获取 gettid，而是需要系统调用

对于交互式实用程序，请考虑

top

（对于任务模式使用

y

）

有关可在应用程序内部使用的代码，请参阅下文

#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>

#include <unistd.h>
#include <sys/syscall.h>
#include <sys/types.h>

pid_t get_task_id(void) ;
int get_task_cpu(pid_t tid) ;

int main(int argc, char *argv[])
{
    pthread_create(...) ;
}

void thread_proc(void *arg) {
    pid_t tid = get_task_id() ;

    // do something

    int cpu = get_task_cpu(tid) ;
    printf("TID=%d CPU=%d\n", tid, cpu) ;
}

pid_t get_task_id(void) {
    pid_t tid = syscall(SYS_gettid);
    return tid ;
}

int get_task_cpu(pid_t tid) {
    char fname[200] ;
    snprintf(fname, sizeof(fname), "/proc/self/task/%d/stat", (int) get_task_id()) ;
    FILE *fp = fopen(fname, "r") ;
    if ( !fp ) return -1 ;
    int ucpu = 0, scpu=0, tot_cpu = 0 ;
    if ( fscanf(fp, "%*s %*s %*s %*s %*s %*s %*s %*s %*s %*s %*s %*s %*s %d %d",
        &ucpu, &scpu) == 2 )
        tot_cpu = ucpu + scpu ;
    fclose(fp) ;
    return tot_cpu ;
}

gettid

的手册页指出：

GETTID(2)

姓名 gettid - 获取线程标识

概要 #包括

   pid_t gettid(void);

   Note: There is no glibc wrapper for this system call; see NOTES.

稍后： 笔记 Glibc 不提供此系统调用的包装器；使用 syscall(2) 来调用它。

   The thread ID returned by this call is not the same thing as a POSIX thread ID (i.e., the opaque value returned by pthread_self(3)).

使用系统调用中的示例代码

   #define _GNU_SOURCE
   #include <unistd.h>
   #include <sys/syscall.h>
   #include <sys/types.h>
   #include <signal.h>

   int
   main(int argc, char *argv[])
   {
       pid_t tid;

       tid = syscall(SYS_gettid);
       ...
    }

Answer 3

虽然我在这个领域很幼稚，但我认为以下方法可能会起作用

1）维护在共享内存段中的程序中创建的新 PID 的更新列表（我的想法是借助 IPC 的帮助）

2) 开发一个应用程序，该应用程序能够访问先前创建的共享段并获取 PID 以检查相应的利用率。

Answer 4

/proc 的问题之一是查找哪个线程是什么。

您可以使用 pthread_setname_np 设置线程名称，并使用

/proc/<MainPID>/task/<threadID>/status

或

/proc/<MainPID>/task/<threadID>/stat

检查给定时间的线程名称，然后在 stackoverflow 上检查这些答案 calculate-cpu-usage-for-given-pid得到一些想法！

Answer 5

男人2次

这通常足以准确概述每个线程用户/系统/空闲时间，而无需太多麻烦。

不要依赖 uts 结构中的子进程时间，只有当子进程退出并等待时才会计算它们。