Android中獲取CPU負載和進程cpu時間
摘要 /proc/stat、/proc/loadavg、/proc/[pid]/的中數據的含義，以及使用ProcessStats讀取這些數據。
android系統中有一個ProcessStats類，我們可以使用它來獲取系統的負載情況及進程時間。
實現原理是讀取/proc目錄下的。linux系統運行時，內核會去更新 /proc目錄下的文件，將PID的運行情況寫入相應的文件中。我們主要關注以下文件
1. /proc/stat
該文件包含了從系統啟動開始累積到當前時刻的CPU活動信息。
看下我手機的情況，如下
cat /proc/stat
cpu 14869 5121 19794 156065 3114 0 26 0 0 0
cpu0 10268 4823 15912 84682 2800 0 23 0 0 0
intr 8830975 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5926 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 84406
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 13205 0 2195 0 0 0 0 2 2 0 4304 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1570 0 321 0 7132798 0 3638 21 0 0 1 0 0 0 134 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 715 835 0 0 168670 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2124 28527 0 0 200 0 0 0 0
4823 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ctxt 15331839
btime 1423869515
processes 2813
procs_running 3
procs_blocked 1
softirq 135522 11 57942 11 3386 11 11 8212 5725 54 60159
cpu的每一列的意思如下
user (14869 ) 從系統啟動開始累計到當前時刻，用戶態的CPU時間（單位：jiffies） ，不包含 nice值為負進程。1jiffies=0.01秒
nice (5121 ) 從系統啟動開始累計到當前時刻，nice值為負的進程所占用的CPU時間（單位：jiffies）
system (19794 ) 從系統啟動開始累計到當前時刻，核心時間（單位：jiffies）
idle (156065 ) 從系統啟動開始累計到當前時刻，除硬盤IO等待時間以外其它等待時間（單位：jiffies）
iowait (3114 ) 從系統啟動開始累計到當前時刻，硬盤IO等待時間（單位：jiffies） ，
irq (0) 從系統啟動開始累計到當前時刻，硬中斷時間（單位：jiffies）
softirq (26) 從系統啟動開始累計到當前時刻，軟中斷時間（單位：jiffies）
后三個android沒有讀取，估計沒用。
手機是單核從，所以只有cup0，含義和上面一樣
其他的如下：
“intr”這行給出中斷的信息，第一個為自系統啟動以來，發生的所有的中斷的次數；然后每個數對應一個特定的中斷自系統啟動以來所發生的次數。
“ctxt”給出了自系統啟動以來CPU發生的上下文交換的次數。
“btime”給出了從系統啟動到現在為止的時間，單位為秒。
“processes (total_forks) 自系統啟動以來所創建的任務的個數目。
“procs_running”：當前運行隊列的任務的數目。
“procs_blocked”：當前被阻塞的任務的數目。
2./proc/loadavg
系統平均負載.該文件中的所有值都是從系統啟動開始累計到當前時刻。該文件只給出了所有CPU的集合信息，不能該出每個CPU的信息。
我手機中如下：
cat /proc/loadavg
10.78 9.55 7.20 5/818 3719
每個值的含義為：
參數 解釋
lavg_1 (10.78) 1-分鐘平均負載
lavg_5 (9.55) 5-分鐘平均負載
lavg_15(7.20) 15-分鐘平均負載
nr_running (5) 在采樣時刻，運行隊列的任務的數目，與/proc/stat的procs_running表示相同意思
nr_threads (818) 在采樣時刻，系統中活躍的任務的個數（不包括運行已經結束的任務）
last_pid(3719) 最大的pid值，包括輕量級進程，即線程。
3.進程信息
以PID作為文件夾名。
例如進程2411的stat如下
cat /proc/2411/stat
2411 (loop43) S 2 0 0 0 -1 2129984 0 0 0 0 0 150 0 0 0 -20 1 0 7794 0 0 42949672
95 0 0 0 0 0 0 0 2147483647 0 4294967295 0 0 17 2 0 0 0 0 0 0 0 0
每一項的含義可以看http://www.net527.cn/a/caozuoxitong/Linux/2012/0823/24385.html
有了以上的基礎，我們就可以看ProcessStats這個類了。
update()函數讀取上面所提的信息。
public void update() {
......
// 讀取/proc/stat中的cpu時間
if (Process.readProcFile("/proc/stat", SYSTEM_CPU_FORMAT,
null, sysCpu, null)) {
// Total user time is user + nice time.
final long usertime = sysCpu[0]+sysCpu[1];
// Total system time is simply system time.
final long systemtime = sysCpu[2];
// Total idle time is simply idle time.
final long idletime = sysCpu[3];
// Total irq time is iowait + irq + softirq time.
final long iowaittime = sysCpu[4];
final long irqtime = sysCpu[5];
final long softirqtime = sysCpu[6];
mRelUserTime = (int)(usertime - mBaseUserTime);
mRelSystemTime = (int)(systemtime - mBaseSystemTime);
mRelIoWaitTime = (int)(iowaittime - mBaseIoWaitTime);
mRelIrqTime = (int)(irqtime - mBaseIrqTime);
mRelSoftIrqTime = (int)(softirqtime - mBaseSoftIrqTime);
mRelIdleTime = (int)(idletime - mBaseIdleTime);
if (DEBUG) {
Slog.i("Load", "Total U:" + sysCpu[0] + " N:" + sysCpu[1]
+ " S:" + sysCpu[2] + " I:" + sysCpu[3]
+ " W:" + sysCpu[4] + " Q:" + sysCpu[5]
+ " O:" + sysCpu[6]);
Slog.i("Load", "Rel U:" + mRelUserTime + " S:" + mRelSystemTime
+ " I:" + mRelIdleTime + " Q:" + mRelIrqTime);
}
mBaseUserTime = usertime;
mBaseSystemTime = systemtime;
mBaseIoWaitTime = iowaittime;
mBaseIrqTime = irqtime;
mBaseSoftIrqTime = softirqtime;
mBaseIdleTime = idletime;
}
// 讀取所有/proc/[pid]/文件夾中的進行信息
mCurPids = collectStats("/proc", -1, mFirst, mCurPids, mProcStats);
// 讀取/proc/loadavg中的平均負載
final float[] loadAverages = mLoadAverageData;
if (Process.readProcFile("/proc/loadavg", LOAD_AVERAGE_FORMAT,
null, null, loadAverages)) {
float load1 = loadAverages[0];
float load5 = loadAverages[1];
float load15 = loadAverages[2];
if (load1 != mLoad1 || load5 != mLoad5 || load15 != mLoad15) {
mLoad1 = load1;
mLoad5 = load5;
mLoad15 = load15;
onLoadChanged(load1, load5, load15);
}
}
if (DEBUG) Slog.i(TAG, "*** TIME TO COLLECT STATS: "
+ (SystemClock.uptimeMillis()-mCurrentSampleTime));
mWorkingProcsSorted = false;
mFirst = false;
}
再來看下讀取進行信息的函數
private int[] collectStats(String statsFile, int parentPid, boolean first,
int[] curPids, ArrayList<Stats> allProcs) {
//獲取全部PID
int[] pids = Process.getPids(statsFile, curPids);
int NP = (pids == null) ? 0 : pids.length;
int NS = allProcs.size();
int curStatsIndex = 0;
//迭代PID，創建或更新PID對應的Stats對象
for (int i=0; i<NP; i++) {
int pid = pids[i];
if (pid < 0) {
NP = pid;
break;
}
Stats st = curStatsIndex < NS ? allProcs.get(curStatsIndex) : null;
// Stats對象已經存在，更新
if (st != null && st.pid == pid) {
// Update an existing process...
st.added = false;
st.working = false;
curStatsIndex++;
if (DEBUG) Slog.v(TAG, "Existing "
+ (parentPid < 0 ? "process" : "thread")
+ " pid " + pid + ": " + st);
if (st.interesting) {
final long uptime = SystemClock.uptimeMillis();
final long[] procStats = mProcessStatsData;
// 讀取/proc/[pid]/stat文件中的信息至procStats
if (!Process.readProcFile(st.statFile.toString(),
PROCESS_STATS_FORMAT, null, procStats, null)) {
continue;
}
final long minfaults = procStats[PROCESS_STAT_MINOR_FAULTS];
final long majfaults = procStats[PROCESS_STAT_MAJOR_FAULTS];
final long utime = procStats[PROCESS_STAT_UTIME];
final long stime = procStats[PROCESS_STAT_STIME];
// cpu用戶時間系統時間沒變化，設置Stats的active為false
if (utime == st.base_utime && stime == st.base_stime) {
st.rel_utime = 0;
st.rel_stime = 0;
st.rel_minfaults = 0;
st.rel_majfaults = 0;
if (st.active) {
st.active = false;
}
continue;
}
if (!st.active) {
st.active = true;
}
if (parentPid < 0) {
// 從/proc/[pid]/cmdline中讀取進程名
getName(st, st.cmdlineFile);
if (st.threadStats != null) {
// 如果需要讀取線程信息，怎從/proc/[pid]/task/中讀取全部線程的信息
mCurThreadPids = collectStats(st.threadsDir, pid, false,
mCurThreadPids, st.threadStats);
}
}
if (DEBUG) Slog.v("Load", "Stats changed " + st.name + " pid=" + st.pid
+ " utime=" + utime + "-" + st.base_utime
+ " stime=" + stime + "-" + st.base_stime
+ " minfaults=" + minfaults + "-" + st.base_minfaults
+ " majfaults=" + majfaults + "-" + st.base_majfaults);
// 設置Stats的值
st.rel_uptime = uptime - st.base_uptime;
st.base_uptime = uptime;
st.rel_utime = (int)(utime - st.base_utime);
st.rel_stime = (int)(stime - st.base_stime);
st.base_utime = utime;
st.base_stime = stime;
st.rel_minfaults = (int)(minfaults - st.base_minfaults);
st.rel_majfaults = (int)(majfaults - st.base_majfaults);
st.base_minfaults = minfaults;
st.base_majfaults = majfaults;
st.working = true;
}
continue;
}
// Stats對象不存在，創建
if (st == null || st.pid > pid) {
......
// 創建的流程和更新差不多
continue;
}
......
continue;
}
......
return pids;
}
我們可以很方便的使用這個類，來進行cpu負荷和進程時間的監控。Android系統在SystemUI中有一個服務，就使用了這個類。
我們看SystemUI的Manifest文件，可以找到一個叫LoadAverageService的服務，它就是使用了ProcessStats獲取cpu和進程信息，并把他們顯示出來。
最后，在看下如何使用LoadAverageService這個服務
可以在adb shell中直接運行am startservice -n com.android.systemui/.LoadAverageService
或者用【設置】->【開發者選項】->【顯示cpu使用情況】打開服務
我們在開發應用的時候，可以開啟這個選項，時時跟蹤系統的cpu占用情況，真的是很方便啊！！！