Windows平臺下系統的總CPU使用率的計算

1、Windows下系統總的CPU使用率的定義

系統總的CPU使用率：在任務管理器的刷新週期內CPU忙的時間與整個刷新週期的比值。

任務管理器默認的刷新週期是1s。

 

2、系統的總CPU使用率計算公式

根據CPU使用率的定義我們可以得出在某一段時間內總的CPU使用率的計算公式：

sysTime：表示該時間段內總的CPU時間=CPU處於用戶態和內核態CPU時間的總和，即sysTime =kerneTimel + userTime（注：這裏作爲下面公式的分母的sysTime， 並不需要加上idleTime，因爲當CPU處於空閒狀態時，實在內核模式下運行System Idle Process這個進程，所以kernelTime實際上已經包含了idleTime，所以計算公式中的分子要減去idleTime）；

idleTime：表示在該時間段內CPU處於空閒狀態的時間；

CPU% = 1 – idleTime / sysTime * 100 = （sysTime - idleTime ）/ idleTime * 100 = （kerneTimel + userTime - idleTime ）/ (kerneTimel + userTime)  * 100  

 

3．有關Cpu時間信息的獲取方式：

基本思想：通過JNI(http://java.sun.com/docs/books/jni/html/jniTOC.html)將底層原生API獲取的有關進程、線程、總的CPU時間等信息回傳給Java，然後上層再根據採集到數據以及以上的公式計算相關的CPU使用率。

 

涉及到原生API	說明(有關這些操作系統的原生API可以通過查詢MSDN來進一步瞭解) http://msdn.microsoft.com/en-us/library/default.aspx
GetSystemInfo	根據該方法返回的結構體數據結構SystemInfo中的dwNumberOfProcessors可以獲取系統中地CPU個數。
OpenProcess	通過該方法可以獲取指定進程ID的進程的句柄。
GetProcessTimes	根據OpenProcess方法迴帶的進程句柄，可以獲取該進程的userTime和kernelTime。
OpenThread	通過該方法可以獲取指定線程ID的線程的句柄。
GetThreadTimes	根據OpenThread方法迴帶的進程句柄，可以獲取該線程的userTime和kernelTime（注：這裏的線程與Java裏面的線程示一一對應的）。
GetSystemTimes	獲取總CPU時間idleTime、kernelTime、userTime（注：在多核情況下得到的是所有CPU的總和）。

 

4．  Windows平臺下CPU使用率的測試

線程級別CPU使用率監控

說明：在一臺雙CPU的主機上監控一個包含一個空循環子線程的一個進程。其中每一組數據的格式爲：

                             進程：進程CPU使用率

線程ID：CPU使用率

測試數據：

第1組數據： 進程：50<!--[if !supportAnnotations]-->[f1]<!--[endif]-->    452:0    3680:50<!--[if !supportAnnotations]-->[f2]<!--[endif]-->    1712:0    3620:0    2860:0    3000:0    3800:0    2112:0    740:0    2208:0 第2組數據： 進程：48    452:0   3680:48    1712:0    3620:0    2860:0    3000:0    3800:0    2112:0    740:0    2208:0 第3組數據： 進程：49    452:0   3680:49    1712:0    3620:0    2860:0    3000:0    3800:0    2112:0    740:0    2208:0

第4組數據： 進程：50    452:0   3680:50    1712:0    3620:0    2860:0    3000:0    3800:0    2112:0    740:0    2208:0 第5組數據： 進程：50    452:0    3680:50    1712:0    3620:0    2860:0    3000:0    3800:0    2112:0    740:0    2208:0 第6組數據： 進程：49    452:0   3680:49    1712:0    3620:0    2860:0    3000:0    3800:0    2112:0    740:0    2208:0

第7組數據： 進程：48    452:0    3680:48    1712:0    3620:0    2860:0    3000:0    3800:0    2112:0    740:0    2208:0 第8組數據： 進程：49    452:0    3680:49    1712:0    3620:0    2860:0    3000:0    3800:0    2112:0    740:0    2208:0 第9組數據： 進程：50    452:0    3680:50    1712:0    3620:0    2860:0    3000:0    3800:0    2112:0    740:0    2208:0

第10組數據： 進程：48    452:0   3680:48    1712:0    3620:0    2860:0    3000:0    3800:0    2112:0    740:0    2208:0 第11組數據： 進程：49    452:0    3680:49    1712:0    3620:0    2860:0    3000:0    3800:0    2112:0    740:0    2208:0 第12組數據： 進程：49    452:0    3680:49    1712:0    3620:0    2860:0    3000:0    3800:0    2112:0    740:0    2208:0

 

數據分析：

<!--[if !supportLists]-->1．  <!--[endif]-->監控時所取得采樣週期爲1s，因爲這個值與任務管理器的刷新頻率一致。

<!--[if !supportLists]-->2．  <!--[endif]-->根據測試用例的的特殊性，被監控進程的CPU使用率在雙CPU環境下被監控進程的CPU使用率的理論值應該爲50%。

<!--[if !supportLists]-->3．  <!--[endif]-->根據測試用例的的特殊性，被監控進程的理論上應該是包含一個CPU使用率接近50%，而其他線程的CPU使用率接近0。

<!--[if !supportLists]-->4．  <!--[endif]-->由以上實際的測試數據，可以知道被監控進程的實際CPU使用率與理論值基本一致；

<!--[if !supportLists]-->5．  <!--[endif]-->根據以上測試數據，可知進程中各線程CPU使用率以及進程的CPU用率也符合理論上的分析，都是一個線程的CPU使用率接近50%，而其他線程的CPU使用率接近0；

 

補充說明：

<!--[if !supportLists]-->1．  <!--[endif]-->有關總的CPU使用率監控，由於採集到的數據不具備可比性，所以只能人工的在測試的時候對比程序得到的總的CPU使用率和由任務管理器中得到的CPU使用率。對比的結論是：基本上與任務管理器中得到的數據一致的。

<!--[if !supportLists]-->2．  <!--[endif]-->同理有關進程CPU使用率的監控，也只能人工的通過對比程序得到的進程CPU使用率和任務管理器以及JConsole中的數據。對比的結論是：基本上與任務管理器和JConsole中得到的數據一致的。

<!--[if !supportLists]-->3．  <!--[endif]-->在運行Windows平臺下有關CPU使用率的監控功能，得將Win32CpuTimeUtil.dll這個動態鏈接庫放到java.library.path目錄之下。其中Win32CpuTimeUtil.dll使用C語言實現的。

 

5．參考文獻:

http://blog.csdn.net/JPEXE/archive/2008/12/17/3541270.aspx

http://www.codeproject.com/KB/threads/Get_CPU_Usage.aspx