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本文将介绍一个用于监控一组进程CPU使用率的Shell脚本#xff0c;#xff0c;当检测到某进程的CPU使用率超出阈值时#xff0c;使用 perf 工具抓取该进程的详细信息。 本shell脚本为了能在普通嵌入式系统上运行做了妥协和优化。
1. shell脚本流程的简要图示#…0. 概要
本文将介绍一个用于监控一组进程CPU使用率的Shell脚本当检测到某进程的CPU使用率超出阈值时使用 perf 工具抓取该进程的详细信息。 本shell脚本为了能在普通嵌入式系统上运行做了妥协和优化。
1. shell脚本流程的简要图示 2. perf介绍
perf 是 Linux 内核提供的一个强大性能分析工具能够用于分析和调优系统性能。它支持多种事件类型如CPU时钟、缓存命中/未命中、中断等。
在本脚本中当某个进程的CPU使用率超过设定阈值例如80%时会使用以下命令抓取该进程的详细性能数据
perf record -F 99 -e cpu-clock -p $pid -g -o perf-$process_name.data -- sleep $perf_sleep_time-F 99以每秒99次的频率进行采样。-e cpu-clock采样的事件类型为CPU时钟周期。-p $pid指定要采样的进程ID。-g记录调用栈信息帮助分析性能瓶颈。-o perf-$process_name.data将采样数据输出到指定文件中。-- sleep $perf_sleep_time持续采样时间为10秒。
通过抓取高CPU使用率进程的详细性能数据我们可以深入分析性能瓶颈找出导致高CPU使用的原因从而进行针对性的优化。
更多介绍请查看: 使用perf(火焰图)查看热点函数和系统调用最大延迟函数 如何使用perf 统计cpu和内存
3. shell脚本详解 日志文件配置 # Log file location
LOGFILEprocess_monitor.log
# Redirect standard input, output, and error to log file
exec 1$LOGFILE
exec 2$LOGFILE这部分代码配置日志文件并将标准输入、输出和错误重定向到日志文件中。 后台运行检测 # Check if the script is already running
if [ $1 ! background ]; then$0 background exit 0
fi这段代码用于检测脚本是否已经在后台运行如果没有则重新以后台模式启动自己。 初始化上次报告时间文件 # Initialize last report time file
last_report_time_filelast_report_time
touch $last_report_time_file初始化用于存储上次报告时间的文件。 获取CPU总时间的函数 # Function to get the total CPU usage from /proc/stat
get_total_cpu_time() {awk /^cpu / {print $2 $3 $4 $5 $6 $7 $8} /proc/stat
}从 /proc/stat 文件中获取CPU总时间。 获取进程CPU时间的函数 # Function to get the process CPU usage from /proc/[pid]/stat
get_process_cpu_time() {pid$1awk {print $14 $15 $16 $17} /proc/$pid/stat
}从 /proc/[pid]/stat 文件中获取指定进程的CPU时间。 计算进程CPU使用率的函数 # Function to calculate CPU usage of a process
calculate_cpu_usage() {pid$1prev_process_time$(get_process_cpu_time $pid)prev_total_time$(get_total_cpu_time)sleep 1process_time$(get_process_cpu_time $pid)total_time$(get_total_cpu_time)process_delta$((process_time - prev_process_time))total_delta$((total_time - prev_total_time))cpu_usage$((100 * process_delta / total_delta))echo $cpu_usage
}计算指定进程的CPU使用率。 加载上次报告时间的函数 # Function to load the last report time for a PID
load_last_report_time() {pid$1grep ^$pid $last_report_time_file | cut -d -f2
}从文件中加载上次报告时间。 保存上次报告时间的函数 # Function to save the last report time for a PID
save_last_report_time() {pid$1time$2sed -i /^$pid/d $last_report_time_fileecho $pid$time $last_report_time_file
}将上次报告时间保存到文件中。 进程监控列表 # List of process names to monitor
process_namestop systemd定义需要监控的进程名称列表。 监控循环 while true; docurrent_time$(date %s)for process_name in $process_names; doif [ -n $DEBUG_ON ]; thenecho Checking process: $process_namefi# Find all matching process PIDspids$(ps aux | grep $process_name | grep -v grep | awk {print $2})for pid in $pids; do# Calculate CPU usagecpu_usage$(calculate_cpu_usage $pid)# Check if CPU usage exceeds $max_cpu_usage%if [ $cpu_usage -gt $max_cpu_usage ]; thenecho High CPU usage detected for process $process_name (PID: $pid): $cpu_usage%# Load the last report time for this PIDlast_time$(load_last_report_time $pid)last_time${last_time:-0}time_diff$((current_time - last_time))# Check if the last report time is more than 60 seconds agoif [ $time_diff -ge 60 ]; thenecho time_diff: $time_diff, perf record -F 99 -e cpu-clock -p $pid -g -o perf-$process_name.data -- sleep $perf_sleep_timeps -p $pid -o pid,ppid,cmd,%mem,%cpu $LOGFILEperf record -F 99 -e cpu-clock -p $pid -g -o perf-$process_name.data -- sleep $perf_sleep_time# Save the last report time for this PIDsave_last_report_time $pid $current_time# sleep for 1 secondsleep 1fielseif [ -n $DEBUG_ON ]; thenecho CPU usage for process $process_name (PID: $pid): $cpu_usage%fifidonedonedone
这是主要的监控循环定期检查指定进程的CPU使用率并在超过阈值时使用 perf 抓取详细信息。
4. 完整脚本实现
以下是优化后的Shell脚本适用于普通嵌入式系统
#!/bin/sh# This script monitors the CPU usage of a list of processesDEBUG_ON1
# Log file location
LOGFILEprocess_monitor.log# Redirect standard input, output, and error to log file
exec 1$LOGFILE
exec 2$LOGFILE# Check if the script is already running
if [ $1 ! background ]; then$0 background exit 0
fi# Initialize last report time file
last_report_time_filelast_report_time
touch $last_report_time_file# Function to get the total CPU usage from /proc/stat
get_total_cpu_time() {awk /^cpu / {print $2 $3 $4 $5 $6 $7 $8} /proc/stat
}# Function to get the process CPU usage from /proc/[pid]/stat
get_process_cpu_time() {pid$1awk {print $14 $15 $16 $17} /proc/$pid/stat
}# Function to calculate CPU usage of a process
calculate_cpu_usage() {pid$1prev_process_time$(get_process_cpu_time $pid)prev_total_time$(get_total_cpu_time)sleep 1process_time$(get_process_cpu_time $pid)total_time$(get_total_cpu_time)process_delta$((process_time - prev_process_time))total_delta$((total_time - prev_total_time))cpu_usage$((100 * process_delta / total_delta))echo $cpu_usage
}# Function to load the last report time for a PID
load_last_report_time() {pid$1grep ^$pid $last_report_time_file | cut -d -f2
}# Function to save the last report time for a PID
save_last_report_time() {pid$1time$2sed -i /^$pid/d $last_report_time_fileecho $pid$time $last_report_time_file
}# List of process names to monitor
process_namestop systemdecho Monitoring CPU usage for processes: $process_names# Perf sleep time
perf_sleep_time10
max_cpu_usage80# Monitoring loop
while true; docurrent_time$(date %s)for process_name in $process_names; doif [ -n $DEBUG_ON ]; thenecho Checking process: $process_namefi# Find all matching process PIDs# pids$(ps | grep $process_name | grep -v grep | awk {print $1})pids$(ps aux | grep $process_name | grep -v grep | awk {print $2})for pid in $pids; do# Calculate CPU usagecpu_usage$(calculate_cpu_usage $pid)# Check if CPU usage exceeds $max_cpu_usage%if [ $cpu_usage -gt $max_cpu_usage ]; thenecho High CPU usage detected for process $process_name (PID: $pid): $cpu_usage%# Load the last report time for this PIDlast_time$(load_last_report_time $pid)last_time${last_time:-0}time_diff$((current_time - last_time))# Check if the last report time is more than 60 seconds agoif [ $time_diff -ge 60 ]; thenecho time_diff: $time_diff, perf record -F 99 -e cpu-clock -p $pid -g -o perf-$process_name.data -- sleep $perf_sleep_timeps -p $pid -o pid,ppid,cmd,%mem,%cpu $LOGFILEperf record -F 99 -e cpu-clock -p $pid -g -o perf-$process_name.data -- sleep $perf_sleep_time# Save the last report time for this PIDsave_last_report_time $pid $current_time# sleep for 1 secondsleep 1fielseif [ -n $DEBUG_ON ]; thenecho CPU usage for process $process_name (PID: $pid): $cpu_usage%fifidonedonedone
通过这种方式我们可以有效地监控嵌入式系统中高CPU使用率的进程并通过 perf 工具获取详细的性能数据帮助我们进行性能调优和问题排查。
