[Linux C/C++]系统CPU、内存、网络资源占用率监控

2023-11-03 05:29| 来源: 网络整理| 查看: 265

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任务目标

在基于Linux系统的主机上，对主机运行状态进行监控，衡量终端负载情况。相当于简单的系统资源管理器功能。该设计目标是实现对：（1）CPU占用率（2）系统运行时长（3）内存占用率（4）网络接口属性（5）网卡速率信息的监控。

CPU占用率

我们通过读取/proc/stat文件获取当前系统的CPU占用率。

/proc文件系统

proc是一个只存在内存当中的伪文件系统。它以文件系统的方式为内核与进程提供通信的接口。用户和应用程序可以通过/proc得到动态的从系统内核读出的系统的信息，并可以改变内核的某些参数。

/proc/stat

/proc/stat 包含了系统启动以来的许多关于kernel和系统的统计信息, 其中包括CPU运行情况、中断统计、启动时间、上下文切换次数、运行中的进程等等信息。其实，/proc/stat反映的就是CPU总的占用时间，如下图所示。 [CPU指标]：user，nice, system, idle, iowait, irq, softirq 第一行内容表示总的CPU信息，如果主机有多核，会有多个CPU0~n; Alt

CPU利用率的计算

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。平时所说的CPU利用率是指：CPU执行非系统空闲进程的时间 / CPU总的执行时间。 1.定义CPU信息结构体，用于存储各模式下的CPU使用时间。

typedef struct _CPU_PACKED { char name[16]; unsigned int user; //用户模式 unsigned int nice; //低优先级的用户模式 unsigned int system; //内核模式 unsigned int idle; //空闲处理器时间 } CPU_OCCUPY;

2.打开/proc/stat文件，利用sscanf函数读取需要的数据。

fd = fopen("/proc/stat", "r"); if (fd == NULL) { perror("open /proc/stat failed\n"); exit(0); } fgets(buff, sizeof(buff), fd); sscanf(buff, "%s %u %u %u %u", cpu->name, &cpu->user, &cpu->nice, &cpu->system, &cpu->idle); fclose(fd);

计算方法：

t1：第一次采集(用户+优先级+系统+空闲)的时间过一段时间，ex:sleep(1);t2：第二次(用户+优先级+系统+空闲)的时间user ：用户模式第一次和第二次的时间之差system：系统第一次和第二次的时间之差在这里插入图片描述

内存、运行时长

Linux中,sysinfo是用来获取系统相关信息的结构体。具体定义如下：在这里插入图片描述通过sysinfo函数获取上述结构体信息。

int ret = 0; ret = sysinfo(&info); if (ret != 0) { perror("get sys_info failed\n"); exit(0); }

定义主机状态信息结构体（如下），以保存主机的时长、使用率信息。

/*主机的状态信息结构体*/ typedef struct _HOST_STATE{ int hour; int minute; double cpu_used; double mem_used ; }HOST_STATE; 系统运行时间

通过uptime参数获取在这里插入图片描述

内存利用率

通过totalram、freeram参数获取在这里插入图片描述

网络接口属性 ifreq、ifconf结构体

ifreq结构定义在/usr/include/net/if.h，用来配置ip地址，激活接口，配置MTU等接口信息的。其中包含了一个接口的名字和具体内容——（是个共用体，有可能是IP地址，广播地址，子网掩码，MAC号，MTU或其他内容）。 ifreq包含在ifconf结构中。而ifconf结构通常是用来保存所有接口的信息的。在这里插入图片描述网卡接口名称、MAC地址、IP地址就保存于以下字段中。通过ifconf结构体我们可以获取到本机当前所有活动网卡的相关属性。

/proc/net/dev

/proc/net/dev文件就是提供给用户读取或更改网络适配器及统计信息的途径

interface:接口的名字Receive:表示收包Transmit:表示收包bytes:表示收发的字节数

在这里插入图片描述为了存储网卡相关信息，定义如下结构体。同时采用链表结构动态存储网卡统计信息，以实现获取本机上的所有网卡设备。

/*网卡设备信息结构体*/ typedef struct _NET_INTERFACE { char name[16]; /*网络接口名称*/ char ip[16]; /*网口IP*/ double d_speed; /*下行速度*/ double u_speed; /*上行速度*/ char mac[13]; /*网口MAC地址*/ /*上下行速度级别 bit 7~0 *bit[0]=d_speed *bit[1]=u_speed *1:MB/s 0:KB/s */ unsigned char speed_level; /**/ struct _NET_INTERFACE *next; /*链表指针*/ } NET_INTERFACE; 网速计算

定义RTX_BYTES结构体用于存储网卡特定时刻的收发包情况。

/*收发数据包结构体*/ typedef struct _RTX_BYTES { long int tx_bytes; long int rx_bytes; struct timeval rtx_time; } RTX_BYTES;

通过打开/proc/net/dev文件，按行读取可获得各网卡当前时刻总的收发包信息。程序示例如下。

open_netconf(&net_dev_file); //获取时间 gettimeofday(&rtx->rtx_time, NULL); //从第三行开始读取网络接口数据 while ((read = getline(&line, &bytes_read, net_dev_file)) != -1) { if ((++i)

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