在Linux系统中，/proc/stat文件是一个非常重要的资源，它提供了关于系统CPU活动的详细信息。这个文件位于系统的/proc目录下，是一个伪文件系统，它以文件系统的方式为内核与进程提供通信接口。用户和应用程序可以通过读取/proc/stat来获取系统的信息，并可以改变内核的某些参数。
/proc/stat文件内容概述
/proc/stat文件记录了所有CPU活动的信息，这些信息是从系统启动开始累计到当前时刻的。文件中包含多行数据，每一行代表一个CPU核心（如果系统是多核的话）。每一行的数据格式如下：
cpu 65376847 3627562405159 10834971593 3765180 93399 2395097 0
cpu0 7680302 5263 111909 1355640955 47680 0 185343 0
cpu1 6527638 2261 327795 1356540189 249151 1 24242 0
每一行的第一个字段是“cpu”或“cpuN”（N代表核心编号），接下来的数字分别代表不同的CPU状态：
user（用户态CPU时间）：从系统启动开始累计到当前时刻，用户态的CPU时间，不包含nice值为负进程。
nice（低优先级进程的CPU时间）：从系统启动开始累计到当前时刻，nice值为负的进程所占用的CPU时间。
system（核心态CPU时间）：从系统启动开始累计到当前时刻，核心时间。
idle（空闲时间）：从系统启动开始累计到当前时刻，除硬盘IO等待时间以外其它等待时间。
iowait（硬盘IO等待时间）：从系统启动开始累计到当前时刻，硬盘IO等待时间。
irq（中断处理时间）：从系统启动开始累计到当前时刻，服务中断的时间。
softirq（软中断处理时间）：从系统启动开始累计到当前时刻，服务软中断的时间。
steal（虚拟化环境中被其他操作系统占用的时间）。
guest（运行虚拟CPU为客户操作系统的时间）。
guest_nice（运行低优先级虚拟CPU为客户操作系统的时间）。
计算CPU使用率的方法
为了计算CPU的使用率，我们需要读取/proc/stat文件两次，两次读取之间间隔一个较短的时间段。计算步骤如下：
第一次读取：记录下每个CPU状态的时间值，记作t1。
第二次读取：在间隔一段时间后，再次记录每个CPU状态的时间值，记作t2。
计算总CPU时间片：将两次读取的所有CPU状态值分别求和，得到s1和s2。总CPU时间片为totalCpuTime = s2 - s1。
计算空闲时间：空闲时间为idle2 - idle1。
计算CPU使用率：CPU使用率计算公式为pcpu = 100 * (totalCpuTime - idle) / totalCpuTime。
示例代码
以下是一个简单的C语言示例代码，用于计算CPU使用率：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
FILE *fp;
long int user1, nice1, sys1, idle1, iowait1, irq1, softirq1, steal1, guest1, guest_nice1;
long int user2, nice2, sys2, idle2, iowait2, irq2, softirq2, steal2, guest2, guest_nice2;
float usage;
// 第一次读取
fp = fopen("/proc/stat", "r");
fscanf(fp, "%*s %ld %ld %ld %ld %ld %ld %ld %ld %ld %ld", &user1, &nice1, &sys1, &idle1, &iowait1, &irq1, &softirq1, &steal1, &guest1, &guest_nice1);
fclose(fp);
// 等待一段时间
sleep(1);
// 第二次读取
fp = fopen("/proc/stat", "r");
fscanf(fp, "%*s %ld %ld %ld %ld %ld %ld %ld %ld %ld %ld", &user2, &nice2, &sys2, &idle2, &iowait2, &irq2, &softirq2, &steal2, &guest2, &guest_nice2);
fclose(fp);
// 计算总CPU时间和空闲时间
long int total1 = user1 + nice1 + sys1 + idle1 + iowait1 + irq1 + softirq1 + steal1 + guest1 + guest_nice1;
long int total2 = user2 + nice2 + sys2 + idle2 + iowait2 + irq2 + softirq2 + steal2 + guest2 + guest_nice2;
long int totalCpuTime = total2 - total1;
long int idle = idle2 - idle1;
// 计算CPU使用率
usage = (float)(totalCpuTime - idle) / totalCpuTime * 100;
printf("CPU usage: %.2f%%\n", usage);
return 0;
}
这段代码通过读取/proc/stat文件两次，计算出在这段时间间隔内的CPU使用率。请注意，这个示例代码仅适用于单核CPU的情况。对于多核CPU，需要对每个核心分别计算使用率，然后取平均值。
总结
通过/proc/stat文件，Linux系统提供了关于CPU活动的详细信息。利用这些信息，我们可以准确地计算出CPU的使用率，这对于系统监控和性能调优非常重要。理解/proc/stat文件中的各个参数的含义是计算CPU使用率的基础，而通过编程读取和处理这些数据则可以实现自动化监控。
