轉載：https://blog.csdn.net/xiaodanpeng/article/details/53503076
在Linux下，CPU利用率分為用戶態，系統態和空閑態，分別表示CPU處於用戶態執行的時間，系統內核執行的時間，和空閑系統進程執行的時間，三者之和就是CPU的總時間，當沒有用戶進程、系統進程等需要執行的時候，CPU就執行系統缺省的空閑進程。從平常的思維方式理解的話，CPU的利用率就是非空閑進程占用時間的比例，即CPU執行非空閑進程的時間 / CPU總的執行時間。
在Linux系統中，CPU時間的分配信息保存在/proc/stat文件中，利用率的計算應該從這個文件中獲取數據。文件的頭幾行記錄了每個CPU的用戶態，系統態，空閑態等狀態下分配的時間片（單位是Jiffies），這些數據是從CPU加電到當前的累計值。常用的監控軟件就是利用/proc/stat里面的這些數據來計算CPU的利用率的。
不同版本的linux /proc/stat文件內容不一樣，以Linux 2.6來說，/proc/stat文件的內容如下：
cpu 2032004 102648 238344 167130733 758440 15159 17878 0
cpu0 1022597 63462 141826 83528451 366530 9362 15386 0
cpu1 1009407 39185 96518 83602282 391909 5796 2492 0
intr 303194010 212852371 3 0 0 11 0 0 2 1 1 0 0 3 0 11097365 0 72615114 6628960 0 179 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 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 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 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 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 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 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ctxt 236095529
btime 1195210746
processes 401389
procs_running 1
procs_blocked 0
第一行的數值表示的是CPU總的使用情況，所以我們只要用第一行的數字計算就可以了。下表解析第一行各數值的含義（單位：jiffies）：
| user (2032004) |
從系統啟動開始累計到當前時刻，用戶態的CPU時間，不包含nice值為負進程。 |
| nice (102648) |
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 |
| system (238344) |
從系統啟動開始累計到當前時刻，核心時間 |
| idle (167130733) |
從系統啟動開始累計到當前時刻，除IO等待時間以外其它等待時間 |
| iowait (758440) |
從系統啟動開始累計到當前時刻，IO等待時間 |
| irq (15159) |
從系統啟動開始累計到當前時刻，硬中斷時間 |
| softirq (17878) |
從系統啟動開始累計到當前時刻，軟中斷時間 |
因為/proc/stat中的數值都是從系統啟動開始累計到當前時刻的積累值，所以需要在不同時間點t1和t2取值進行比較運算，當兩個時間點的間隔較短時，就可以把這個計算結果看作是CPU的即時利用率。
CPU的即時利用率的計算公式：
CPU在t1到t2時間段總的使用時間 = ( user2+ nice2+ system2+ idle2+ iowait2+ irq2+ softirq2) - ( user1+ nice1+ system1+ idle1+ iowait1+ irq1+ softirq1)
CPU在t1到t2時間段空閑使用時間 = (idle2 - idle1)
CPU在t1到t2時間段即時利用率 = 1 - CPU空閑使用時間 / CPU總的使用時間
這些值是誰，什么時候記錄的呢？
每次timer的中斷就會記錄一次，記錄在struct cpu_usage_stat 里，實現在timer_tick ->update_process_times里。
那么它的精度就是HZ,如果HZ是100，就意味着每S記錄100次。這個精度當然是不高的，而且容易出錯，下面是在Documentation/cpu-load.txt中的一個例子：
time line between two timer interrupts
|--------------------------------------|
^ ^
|_ user appA begins working |
|_ user appA goes to sleep
結果這個A的動作沒有被記錄下來，這一S有可能被記錄到其他的頭上。如果你做的程序正好是那個其他，你就會抱怨說，這真是一陀屎呀。
那么有沒有高精度的記錄呢？
有，但是要自己寫，就算你用oprofile之類的，他的原理也是用timer_interrupt記錄的，你可以用其他的高精度timer，但是，頻繁的中斷會把系統弄死。所以要自己寫，假設有一個高精度的硬件counter，好像x86下的TimeStamp Counter，
在cpu_idle 里記錄idle的時間，在asm_do_IRQ里記錄處理irq的時間，在context_switch記錄進入了那個process，以及時間，在__do_softirq里記錄處理softirq的時間，把這些東西記錄在一塊全局數組里。