嵌入式Linux下线程CPU消耗查看

布满荆棘的人生 2023-06-23 04:55 16阅读 0赞

前言: 在前嵌入式开发中，往往需要考虑占用内存大小以及CPU的占用率。所以我们在写好程序后，就需要进行测试，防止出现CPU使用率过高以及内存占用过大，导致程序不能运行的问题，下面就介绍一种简单通用的办法来实现这些功能。

#### 第一步 ####

在Linux环境下的线程其实就是轻量级的进程，但是我们通过top 或 ps -aux 命令一般都是查不到具体的线程号tid，需要在各个线程实现代码中获取线程ID。  
具体实现如下：

#include<sys/syscall.h>
    
    pid_t getId()
    { 
    	return syscall(SYS_getId);
    }

#### 第二步 ####

通过线程ID可以获取各线程的CPU使用率。  
具体分析如下：  
使用如下指令进行查看

cat /proc/<pid>/task/<tid>/stat

为程序的PID，为程序的各个线程的ID号，stat文件就是一些调度信息。  
例如：

cat /proc/6873/stat

每个参数意思为：
    参数                                                       解释
    pid=6873                                              进程(包括轻量级进程，即线程)号
    comm=a.out                                          应用程序或命令的名字
    task_state=R                                        任务的状态，R:runnign, S:sleeping (TASK_INTERRUPTIBLE), D:disk sleep (TASK_UNINTERRUPTIBLE), T: stopped, T:tracing stop,Z:zombie, X:dead
    ppid=6723                                            父进程ID
    pgid=6873                                            线程组号
    sid=6723                                              该任务所在的会话组ID
    tty_nr=34819(pts/3)                            该任务的tty终端的设备号，INT（34817/256）=主设备号，（34817-主设备号）=次设备号
    tty_pgrp=6873                                     终端的进程组号，当前运行在该任务所在终端的前台任务(包括shell 应用程序)的PID。
    task->flags=8388608                           进程标志位，查看该任务的特性
    min_flt=77                                            该任务不需要从硬盘拷数据而发生的缺页（次缺页）的次数
    cmin_flt=0                                            累计的该任务的所有的waited-for进程曾经发生的次缺页的次数目
    maj_flt=0                                              该任务需要从硬盘拷数据而发生的缺页（主缺页）的次数
    cmaj_flt=0                                            累计的该任务的所有的waited-for进程曾经发生的主缺页的次数目
    utime=1587                                          该任务在用户态运行的时间，单位为jiffies
    stime=1                                                该任务在核心态运行的时间，单位为jiffies
    cutime=0                                              累计的该任务的所有的waited-for进程曾经在用户态运行的时间，单位为jiffies
    cstime=0                                              累计的该任务的所有的waited-for进程曾经在核心态运行的时间，单位为jiffies
    priority=25                                           任务的动态优先级
    nice=0                                                  任务的静态优先级
    num_threads=3                                    该任务所在的线程组里线程的个数
    it_real_value=0                                     由于计时间隔导致的下一个 SIGALRM 发送进程的时延，以 jiffy 为单位.
    start_time=5882654                             该任务启动的时间，单位为jiffies
    vsize=1409024（page）                       该任务的虚拟地址空间大小
    rss=56(page)                                        该任务当前驻留物理地址空间的大小
    Number of pages the process has in real memory,minu 3 for administrative purpose.
    这些页可能用于代码，数据和栈。
    rlim=4294967295（bytes）                  该任务能驻留物理地址空间的最大值
    start_code=134512640                        该任务在虚拟地址空间的代码段的起始地址
    end_code=134513720                         该任务在虚拟地址空间的代码段的结束地址
    start_stack=3215579040                     该任务在虚拟地址空间的栈的结束地址
    kstkesp=0                                            esp(32 位堆栈指针) 的当前值, 与在进程的内核堆栈页得到的一致.
    kstkeip=2097798                                 指向将要执行的指令的指针, EIP(32 位指令指针)的当前值.
    pendingsig=0                                       待处理信号的位图，记录发送给进程的普通信号
    block_sig=0                                          阻塞信号的位图
    sigign=0                                               忽略的信号的位图
    sigcatch=082985                                  被俘获的信号的位图
    wchan=0                                               如果该进程是睡眠状态，该值给出调度的调用点
    nswap                                                   被swapped的页数，当前没用
    cnswap                                                 所有子进程被swapped的页数的和，当前没用
    exit_signal=17                                      该进程结束时，向父进程所发送的信号
    task_cpu(task)=0                                  运行在哪个CPU上
    task_rt_priority=0                                 实时进程的相对优先级别
    task_policy=0                                        进程的调度策略，0=非实时进程，1=FIFO实时进程；2=RR实时进程

当线程比较多的时候一个线程一个线程去分析该文件比较费劲，可通过脚本一次解析完成，参数为进程PID，运行成功会输出该进程的所有线程tid，用户层CPU使用、内核态CPU使用，数值越高表示消耗CPU资源越多。  
编写如下脚本stat.sh

#!/bin/sh
    #get /proc/pid/task/tid/stat
    #$1 is tid
    #$14  is user cpu 
    #$15 is sys cpu
    echo "tid user sys"
    for file in /proc/$1/task/* do if test -d $file then cat $file/stat | awk -F" " '{print $1 " " $14 " " $15}' fi done

#### linux 环境下运行脚本 ####

介于有很多人不知道怎么在Linux下使用脚本，也在这里简单的介绍一下，具体学习你转学其他学习资料。  
Linux自带脚本，可以自己运行脚本的编写工作。

*  第一步  
    新建一个文件stat.sh.具体命令如下：

touch stat.sh

*  第二步  
    进入编辑，具体命令如下：

vim stat.sh

*  第三步  
    将上面代码赋值进去
 *  第四步  
    修改stat.sh的权限，为了赋予可执行权限，我这全都赋予了，具体根据你的情况而定。使用如下命令：

chmod 777 stat.sh

*  第五步  
    执行脚本即可

./stat.sh

至此一个线程CPU查看就完事，有需要的可以试一下，大大提高效率，喜欢的点个赞吧。