性能分析之 Linux 系统中 ps&top 中 CPU 百分比不一致？
一、前言
今天在 7DGroup 的群里，有人提了个问题，ps 统计出来的 CPU 百分比为什么比 top 统计出来的少很多？
二、问题现象
如下图：
从上面的图来加一下，确实差别比较大呀。
top 里面:
800−16.9−7.6−22.1−29.9−8.8−24.4−16.9−20.3=653.1800 -16.9-7.6-22.1-29.9-8.8-24.4-16.9-20.3 = 653.1800−16.9−7.6−22.1−29.9−8.8−24.4−16.9−20.3=653.1
而 ps 里面只有 300% 以下。
三、问题分析
什么会这样呢？
先得了解 ps 和 top 有什么区别：
Top 是一个 monitoring tool，但 ps 是一个 snapshot tool。这是一个本质的区别。
ps 是取当前数据的，从
/proc/pid目录中取出来。 top 是在一直取数据，并且根据刷新周期做计算的。ps怎么计算CPU的呢？
系统启动时间： 15456374.085712
线程启动时间：9470058.848042
线程CPU时间：987163
线程时间 = 15456374.085712 - 9470058.848042 = 5986315.23767
线程CPU使用率 = 987163 * 1000 / 5986315.23767 = 164.9
计算出的CPU使用率百分比 = 164.9 / 10. 164.9%10 = 16.5
系统启动时间： 是系统自启动以来的总时间长度。
线程启动时间：线程启动的时间点。
线程CPU时间：线程用CPU的时间长度。
线程时间 = 系统启动时间 - 线程启动时间
线程CPU使用率 = 线程CPU时间 * 1000 / 线程时间
计算出的CPU使用率百分比 = 线程CPU使用率 / 10. 线程CPU使用率%10
有几参数如下：
举例说明：
ps 计算百分比的数据取自 /proc/ 目录
utime：用户模式的CPU时间消耗
stime：内核模式的CPU时间消耗
cutime：用户模式的CPU时间消耗，包括子进程
cstime：内核模式的CPU时间消耗，包括子进程
starttime：线程启动时间点
从/proc/pid/stat 取出如下几个时间：
时间消耗是通过 CPU 时间片来统计的。计算的基础就是 CPU 时间片，CPU 频率就是每秒内的 CPU 计算次数（但是单精双精浮点运算时 CPU 时间片是不一样的，这个要注意下）。
下面我们只从取出的值的结果来做计算。
如果想用 ps 像 top 一样计算一定时间周期内的 CPU 使用率，可以按如下方式计算。
[root@7dgroup 2287]# ps -p 2287 -o %cpu,cputime,etime,etimes %CPU TIME ELAPSED ELAPSED 0.3 00:00:00 01:03 63 复制代码
这里有两个参数，etime 和 etimes（这两个参数的 header 都是 ELAPSED），这两个参数别是：
etime：线程自启动以来的持续时间，格式是
[DD-]hh:]mm:ss。etimes：线程自启动以来的持续时间，以秒为单位。
比如说，上面这个 2287 进程，在第一次取值时，如上所示。
要计算到当前时间消耗了多少 CPU ，需要再取一次数据：
[root@7dgroup 2287]# ps -p 2287 -o %cpu,cputime,etime,etimes %CPU TIME ELAPSED ELAPSED 0.3 00:00:01 04:30 270 复制代码
计算一下时间：
前一次取值时：
CPU 时间片消耗是：0。计算过程是：（003600+0060+00）
CPU 时间窗口是63。计算过程是：1*60+3 = 63.
后一次取值时：
CPU 时间片消耗是：1。计算过程是：003600+0060+1
CPU 时间窗口是：270。计算过程是：4*60+30 = 270.
CPU 使用率计算是：
((1−0)/(270−63))∗100=0.4((1-0)/(270-63))*100 = 0.4((1−0)/(270−63))∗100=0.4
所以这个进程在这段时间内所用的 CPU 百分比是 0.4%。
有兴趣的也可以撸一下 ps 的源代码：
如果对 top 计算结果有异议的，也可以去撸下 top 的源码。
四、总结
上面逻辑了这么多，那么我们在看一个系统的资源使用率时，要看 ps 还是 top 呢？
ps 和 top 的关系如下所示：
top 是一个时间周期内的资源统计。ps 是一个个时间点的资源值。
如果要监控一个系统的整体资源使用率的话，建议用 top 来看。
如果要分析到一个具体的线程使用的 CPU 资源时，再用 ps 来看。
作者：zuozewei
链接：https://juejin.cn/post/7022079857769054215