如何在运行时使用POSIX clock（）函数监控CPU利用率？

Question

有没有可靠的方法程序如何在运行时测量其CPU利用率？

我可能不得不使用time.h中的POSIX clock（）函数。 这个想法首先是用几毫秒来设置空闲CPU负载（步骤A），然后是全CPU负载（步骤B），然后开始一个程序并不断调用clock（）。 因此，我可以计算相对于步骤A和步骤B计算的CPU利用率，以监控百分比中的CPU利用率。 我假设所有其他后台进程都被忽略。

但是，我不确定，如何实现这些步骤A和步骤B，只使用C89和POSIX正确地说idle（）和full_load（）函数？

Answer 1

当你说“full_load”，并且你只需要一个CPU或虚拟核心负载时，一个简单的紧密循环就可以解决问题。 当然，它不会使用芯片上的所有晶体管（也就是说，我们不是在谈论“满载”的老化测试），但它会在预定的时间片内获得CPU ，使用所有可用的时钟周期，没有可以放弃对内核的控制的系统调用，并可能导致执行线程重新调度以供日后使用。 您还可以使用带有信号处理程序的警报来退出循环。 这样就可以让你在大约一秒的执行时间内运行循环（警报并不完全是时间准确的......它们是接近的，但不是时钟周期）。

此外，对于“空闲”加载部分，您可以执行相同的操作，但使用sigsuspend()而不是紧密循环，这将等待警报响起。

所以你的代码看起来像下面这样：

#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>
#include <stdio.h>

static sig_atomic_t alarm_flag = 1;

void alarm_handler(int arg)
{
    alarm_flag = 0;
}

clock_t idle()
{
    //setup the alarm flag
    alarm_flag = 1;

    //setup the signal masks
    sigset_t old_signal_set;
    sigset_t new_signal_set;

    sigemptyset(&old_signal_set);
    sigemptyset(&new_signal_set);

    //block the alarm signal
    sigaddset(&new_signal_set, SIGALRM);
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &new_signal_set, &old_signal_set);

    //setup the alarm
    alarm(1);

    clock_t time_before = clock();

    //sit idle while we wait for the alarm to go off
    while(alarm_flag)
        sigsuspend(&old_signal_set);

    clock_t time_after = clock();

    //restore the old signal mask
    sigprocmask(SIG_SETMASK, &old_signal_set, NULL);

    return time_after - time_before;
}

clock_t full_load()
{
    //set the alarm signal
    alarm_flag = 1;

    //set the 1-second alarm
    alarm(1);

    clock_t time_before = clock();

    //loop until the alarm goes off
    while(alarm_flag);

    clock_t time_after = clock();

    return time_after - time_before;
}

int main()
{
    //setup the signal handler for the alarm
    sigset(SIGALRM, alarm_handler);

    //call the functions
    clock_t idle_time = idle();
    clock_t load_time = full_load();

    //... do whatever else you need to-do with this info
    printf("Idle Time: %d\n", (int)idle_time);
    printf("Load Time: %d\n", (int)load_time);

    return 0;
}

请记住，根据POSIX标准，每秒应该有100万个时钟作为clock_t值的时基，所以你应该看到为“full_load”返回的数字接近那个数字，因为我们'重新“满载”大约一秒钟。 闲置负载应该非常小（当然）。 这是我在Mac Pro上生成的数字：

Idle Time: 31
Load Time: 1000099

因此，只要知道从clock()返回的时钟周期数，这似乎与您正在寻找的内容有些一致。 我当然会多次运行这个并取平均值来获得你可能看到的方差的更好指标。

Answer 2

我认为这是由Linux上的CLOCK_VIRTUAL（BSD / HP-UX）或CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID覆盖的clock_gettime（2）。

Answer 3

您没有指定POSIX的版本，但如果您使用的是C89，则它必须非常旧。 POSIX.1-2001又名SUSv3需要C99，还有POSIX.1-2008。

校准似乎没必要; 只需将返回的值与单调（更好，但可能不可用）或挂钟时间进行比较。 对于clock() ，使用CLOCKS_PER_SEC定义（如果系统支持XSI选项，则保证为100万，但如果它只是POSIX，则保证不是）。

考虑getrusage()而不是clock()以获得更高的准确性和灵活性。

函数getrusage()在早期POSIX版本的XSI选项下; 更改历史记录说它是在第4版第2版（SUSv1）中引入的，并在第5期（SUSv2）中移到了基础，但仍然有XSI标记。 在任何情况下它都很常见，因为它是一个4.2BSD函数。

另一个选项是times()函数。