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一.   有关Windows平台下CPU使用率的计算

 

1. WindowsCPU使用率的定义

a)         CPU使用率:在任务管理器的刷新周期内CPU忙的时间与整个刷新周期的比值。

b)         任务管理器默认的刷新周期是1s

 

2. CPU使用率计算公式

根据CPU使用率的定义我们可以得出在某一段时间内总的CPU使用率的计算公式:

sysTime:表示该时间段内总的CPU时间=CPU处于用户态和内核态CPU时间的总和,即sysTime =kerneTimel + userTime(注:这里并不包括idleTime,因为当CPU处于空闲状态时,实在内核模式下运行System Idle Process这个进程,所以kernelTime实际上已经包含了idleTime

idleTime:表示在该时间段内CPU处于空闲状态的时间;

CPU% = 1 – idleTime / sysTime * 100      

 

3. 有关Cpu时间信息的获取方式:

基本思想:通过JNI(http://java.sun.com/docs/books/jni/html/jniTOC.html)将底层原生API获取的有关进程、线程、总的CPU时间等信息回传给Java,然后上层再根据采集到数据以及以上的公式计算相关的CPU使用率。

 

涉及到原生API

说明(有关这些操作系统的原生API可以通过查询MSDN来进一步了解)

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/default.aspx

GetSystemInfo

根据该方法返回的结构体数据结构SystemInfo中的dwNumberOfProcessors可以获取系统中地CPU个数。

OpenProcess

通过该方法可以获取指定进程ID的进程的句柄。

GetProcessTimes

根据OpenProcess方法回带的进程句柄,可以获取该进程的userTimekernelTime

OpenThread

通过该方法可以获取指定线程ID的线程的句柄。

GetThreadTimes

根据OpenThread方法回带的进程句柄,可以获取该线程的userTimekernelTime(注:这里的线程与Java里面的线程示一一对应的)

GetSystemTimes

获取总CPU时间idleTimekernelTimeuserTime(注:在多核情况下得到的是所有CPU的总和)。

 

4. Windows平台下CPU使用率的测试

线程级别CPU使用率监控

说明:在一台双CPU的主机上监控一个包含一个空循环子线程的一个进程。其中每一组数据的格式为:

                             进程:进程CPU使用率

线程IDCPU使用率

测试数据:

1组数据:

进程:50[f1] 

   452:0

   3680:50[f2] 

   1712:0

   3620:0

   2860:0

   3000:0

   3800:0

   2112:0

   740:0

   2208:0

2组数据:

进程:48

   452:0

   3680:48

   1712:0

   3620:0

   2860:0

   3000:0

   3800:0

   2112:0

   740:0

   2208:0

3组数据:

进程:49

   452:0

   3680:49

   1712:0

   3620:0

   2860:0

   3000:0

   3800:0

   2112:0

   740:0

   2208:0

4组数据:

进程:50

   452:0

   3680:50

   1712:0

   3620:0

   2860:0

   3000:0

   3800:0

   2112:0

   740:0

   2208:0

5组数据:

进程:50

   452:0

   3680:50

   1712:0

   3620:0

   2860:0

   3000:0

   3800:0

   2112:0

   740:0

   2208:0

6组数据:

进程:49

   452:0

   3680:49

   1712:0

   3620:0

   2860:0

   3000:0

   3800:0

   2112:0

   740:0

   2208:0

7组数据:

进程:48

   452:0

   3680:48

   1712:0

   3620:0

   2860:0

   3000:0

   3800:0

   2112:0

   740:0

   2208:0

8组数据:

进程:49

   452:0

   3680:49

   1712:0

   3620:0

   2860:0

   3000:0

   3800:0

   2112:0

   740:0

   2208:0

9组数据:

进程:50

   452:0

   3680:50

   1712:0

   3620:0

   2860:0

   3000:0

   3800:0

   2112:0

   740:0

   2208:0

10组数据:

进程:48

   452:0

   3680:48

   1712:0

   3620:0

   2860:0

   3000:0

   3800:0

   2112:0

   740:0

   2208:0

11组数据:

进程:49

   452:0

   3680:49

   1712:0

   3620:0

   2860:0

   3000:0

   3800:0

   2112:0

   740:0

   2208:0

12组数据:

进程:49

   452:0

   3680:49

   1712:0

   3620:0

   2860:0

   3000:0

   3800:0

   2112:0

   740:0

   2208:0

 

数据分析

1.  监控时所取得采样周期为1s,因为这个值与任务管理器的刷新频率一致。

2.  根据测试用例的的特殊性,被监控进程的CPU使用率在双CPU环境下被监控进程的CPU使用率的理论值应该为50%

3.  根据测试用例的的特殊性,被监控进程的理论上应该是包含一个CPU使用率接近50%,而其他线程的CPU使用率接近0

4.  由以上实际的测试数据,可以知道被监控进程的实际CPU使用率与理论值基本一致

5.  根据以上测试数据,可知进程中各线程CPU使用率以及进程的CPU用率也符合理论上的分析,都是一个线程的CPU使用率接近50%,而其他线程的CPU使用率接近0

 

补充说明:

1.  有关总的CPU使用率监控,由于采集到的数据不具备可比性,所以只能人工的在测试的时候对比程序得到的总的CPU使用率和由任务管理器中得到的CPU使用率。对比的结论是:基本上与任务管理器中得到的数据一致的。

2.  同理有关进程CPU使用率的监控,也只能人工的通过对比程序得到的进程CPU使用率和任务管理器以及JConsole中的数据。对比的结论是:基本上与任务管理器和JConsole中得到的数据一致的。

3.  在运行Windows平台下有关CPU使用率的监控功能,得将Win32CpuTimeUtil.dll这个动态链接库放到java.library.path目录之下。其中Win32CpuTimeUtil.dll使用C语言实现的。

 

5.参考文献:

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

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


 [f1]由于是在双CPU的环境下测试的,所以该进程的CPU使用率为50%(按100%计算的)。

 [f2]3680表示Java线程的NativeThreadID50表示CPU使用率。

posted on 2010-04-08 22:57 csgeek? 阅读(8597) 评论(0)  编辑  收藏

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