python获取linux系统内存、cpu、网络使用情况

做个程序需要用到系统的cpu、内存、网络的使用情况，百度之后发现目前使用python获取这些信息大多是调用系统命令（top、free等）。其实多linux命令也是读取/proc下的文件实现的，索性不如自己写一个。

一、计算cpu的利用率

要读取cpu的使用情况，首先要了解/proc/stat文件的内容，下图是/proc/stat文件的一个例子：

cpu、cpu0、cpu1……每行数字的意思相同，从左到右分别表示user、nice、system、idle、iowait、irq、softirq。根据系统的不同，输出的列数也会不同，比如ubuntu 12.04会输出10列数据，centos 6.4会输出9列数据，后边几列的含义不太清楚，每个系统都是输出至少7列。没一列的具体含义如下：

• user：用户态的cpu时间（不包含nice值为负的进程所占用的cpu时间）
• nice：nice值为负的进程所占用的cpu时间
• system：内核态所占用的cpu时间
• idle：cpu空闲时间
• iowait：等待IO的时间
• irq：系统中的硬中断时间
• softirq：系统中的软中断时间

以上各值的单位都是jiffies，jiffies是内核中的一个全局变量，用来记录自系统启动一来产生的节拍数，在这里我们把它当做单位时间就行。

intr行中包含的是自系统启动以来的终端信息，第一列表示中断的总此数，其后每个数对应某一类型的中断所发生的次数

• ctxt行中包含了cpu切换上下文的次数
• btime行中包含了系统运行的时间，以秒为单位
• processes/total_forks行中包含了从系统启动开始所建立的任务个数
• procs_running行中包含了目前正在运行的任务的个数
• procs_blocked行中包含了目前被阻塞的任务的个数

由于计算cpu的利用率用不到太多的值，所以截图中并未包含/proc/stat文件的所有内容。

知道了/proc文件的内容之后就可以计算cpu的利用率了，具体方法是：先在t1时刻读取文件内容，获得此时cpu的运行情况，然后等待一段时间在t2时刻再次读取文件内容，获取cpu的运行情况，然后根据两个时刻的数据通过以下方式计算cpu的利用率：100 – (idle2 – idle1)*100/(total2 – total1),其中total = user + system + nice + idle + iowait + irq + softirq。python代码实现如下：

import time

def readCpuInfo():
	f = open('/proc/stat')
	lines = f.readlines();
	f.close()

	for line in lines:
		line = line.lstrip()
		counters = line.split()
		if len(counters) < 5:
			continue
		if counters[0].startswith('cpu'):
			break
	total = 0
	for i in xrange(1, len(counters)):
		total = total + long(counters[i])
	idle = long(counters[4])
	return {'total':total, 'idle':idle}

def calcCpuUsage(counters1, counters2):
	idle = counters2['idle'] - counters1['idle']
	total = counters2['total'] - counters1['total']
	return 100 - (idle*100/total)

if __name__ == '__main__':
	counters1 = readCpuInfo()
	time.sleep(0.1)
	counters2 = readCpuInfo()
	print calcCpuUsage(counters1, counters2):

二、计算内存的利用率

计算内存的利用率需要读取的是/proc/meminfo文件，该文件的结构比较清晰，不需要额外的介绍，需要知道的是内存的使用总量为used = total – free – buffers – cached，python代码实现如下：

def readMemInfo():
	res = {'total':0, 'free':0, 'buffers':0, 'cached':0}
	f = open('/proc/meminfo')
	lines = f.readlines()
	f.close()
	i = 0
	for line in lines:
		if i == 4:
			break
		line = line.lstrip()
		memItem = line.lower().split()
		if memItem[0] == 'memtotal:':
			res['total'] = long(memItem[1])
			i = i +1
			continue
		elif memItem[0] == 'memfree:':
			res['free'] = long(memItem[1])
			i = i +1
			continue
		elif memItem[0] == 'buffers:':
			res['buffers'] = long(memItem[1])
			i = i +1
			continue
		elif memItem[0] == 'cached:':
			res['cached'] = long(memItem[1])
			i = i +1
			continue
	return res

def calcMemUsage(counters):
	used = counters['total'] - counters['free'] - counters['buffers'] - counters['cached']
	total = counters['total']
	return used*100/total

if __name__ == '__main__':
	counters = readMemInfo()
	print calcMemUsage(counters)

三、获取网络的使用情况

获取网络使用情况需要读取的是/proc/net/dev文件，如下图所示，里边的内容也很清晰，不做过的的介绍，直接上python代码，取的是eth0的发送和收取的总字节数：

def readNetInfo(dev):
	f = open('/proc/net/dev')
	lines = f.readlines()
	f.close()
	res = {'in':0, 'out':0}
	for line in lines:
		if line.lstrip().startswith(dev):
			# for centos
			line = line.replace(':', ' ')
			items = line.split()
			res['in'] = long(items[1])
			res['out'] = long(items[len(items)/2 + 1])
	return res

if __name__ == '__main__':
	print readNetInfo('eth0')

四、获取网卡的ip地址和主机的cpu个数

这两个函数是程序的其它地方需要用到，就顺便写下来：

import time
import socket
import fcntl
import struct

def getIpAddress(dev):
	s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
	a = s.fileno()
	b = 0x8915
	c = struct.pack('256s', dev[:15])
	res = fcntl.ioctl(a, b, c)[20:24]
	return socket.inet_ntoa(res)

def getCpuCount():
	f = open('/proc/cpuinfo')
	lines = f.readlines()
	f.close()
	res = 0
	for line in lines:
		line = line.lower().lstrip()
		if line.startswith('processor'):
			res = res + 1
	return res

if __name__ == '__main__':
	print getCpuCount()
	print getIpAddress('eth0')

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