在Linux/Unix下，CPU利用率（CPU utilization）分为用户态，系统态和空闲态，分别表示CPU处于用户态执行的时间，系统内核执行的时间，和空闲系统进程执行的时间。平时所说的CPU利用率是指：CPU执行非系统空闲进程的时间 / CPU总的执行时间。(上述代码中使用的方法为：1 - CPU空闲运行时间/总运行时间 ，与这个计算方法原理上是一样的）
      在Linux的内核中，有一个全局变量：Jiffies。 Jiffies代表时间。它的单位随硬件平台的不同而不同，系统里定义了一个常数HZ----代表每秒种最小时间间隔的数目。这样jiffies的单位就是1/HZ。Intel平台jiffies的单位是1/100秒，这就是系统所能分辨的最小时间间隔了。每个CPU时间片，Jiffies都要加1。 CPU的利用率就是用执行用户态+系统态的Jiffies除以总的Jifffies来表示。

 

      那么，还有一个经常容易与CPU利用率（CPU utilization）混淆的词 -- CPU负载（CPU load）。CPU负载取决于CPU队列长度而不是CPU利用率，因为一个主机负载过重时，它的CPU利用率会接近100%，从而无法准确反应负载状况，而使用CPU队列长度则可以很直接反应CPU的负载量。比如说两个系统，其中一个系统有3个进程在队列中，而另一台有6个进程在队列，如果使用CPU利用率表示负载水平，他们可能都是接近100%，而使用CPU队列长度他们的负载量完全不同。

     

    我们如何理解CPU负载？一只单核的处理器可以形象得比喻成一条单车道！那么：

    *** 0.00 表示目前桥面上没有任何的车流。 实际上这种情况与 0.00 和 1.00 之间是相同的，总而言之很通畅，过往的车辆可以丝毫不用等待的通过。
    *** 1.00 表示刚好是在这座桥的承受范围内。 这种情况不算糟糕，只是车流会有些堵，不过这种情况可能会造成交通越来越慢。
    *** 超过 1.00，那么说明这座桥已经超出负荷，交通严重的拥堵。 那么情况有多糟糕？ 例如 2.00 的情况说明车流已经超出了桥所能承受的一倍，那么将有多余过桥一倍的车辆正在焦急的等待。3.00 的话情况就更不妙了，说明这座桥基本上已经快承受不了，还有超出桥负载两倍多的车辆正在等待。

                          

    上面的情况和处理器的负载情况非常相似。一辆汽车的过桥时间就好比是处理器处理某线程 的实际时间。Unix 系统定义的进程运行时长为所有处理器内核的处理时间加上线程 在队列中等待的时间。
和收过桥费的管理员一样，你当然希望你的汽车（操作）不会被焦急的等待。所以，理想状态 下，都希望负载平均值小于 1.00 。当然不排除部分峰值会超过 1.00，但长此以往保持这 个状态，就说明会有问题，这时候你应该会很焦急。

     在多处理器系统中，负载均值是基于内核的数量决定的。以 100% 负载计算，1.00 表示单个处理器，而 2.00 则说明有两个双处理器，那么 4.00 就说明主机具有四个处理器。回到我们上面有关车辆过桥的比喻。1.00 我说过是「一条单车道的道路」。那么在单车道 1.00 情况中，说明这桥梁已经被车塞满了。而在双处理器系统中，这意味着多出了一倍的 负载，也就是说还有 50% 的剩余系统资源 ---- 因为还有另外条车道可以通行。

                          
所以，单处理器已经在负载的情况下，双处理器的负载满额的情况是 2.00，它还有一倍的资源可以利用。

 

      实际上Linux系统中很多都是用CPU负载均值（load average）来代表当前系统的负载状况，比如使用top命令：

在第一行的最后显示的为 “ load average： 1.16 ,  1.27  ,1.14”
使用“uptime”命令，效果也是类似：

这三个数分别是：一分钟内、五分钟内、十五分钟内的系统负载均值。也就是说，从右向左看这几个数据，我们可以判断系统负载的发展趋势。

事实上，这正是CPU负载所需要测量的，因为负载均值不包括那些等待I/O、网络、数据或者其他不依赖CPU的进程或线程，它关注的仅仅是积极要求CPU时间的进程或线程。这与CPU利用率是有很大不同的。

负载均值与CPU利用率在两个方面有很大的区别：

    1) 负载均值用来估量CPU利用率的发展趋势，而不是某一时刻的状况

    2) 负载均值包括所有CPU的需求，而不仅仅是在测量时活跃的

在Linux系统中，可以用/proc/stat文件来计算cpu的利用率(详细可参考)。这个文件包含了所有CPU活动的信息，该文件中的所有值都是从系统启动开始累计到当前时刻。如：

输出解释：

（CPU 以及CPU0、CPU1、CPU2、CPU3每行的每个参数意思（以第一行为例））

CPU时间=user+system+nice+idle+iowait+irq+softirq

“intr”这行给出中断的信息，第一个为自系统启动以来，发生的所有的中断的次数；然后每个数对应一个特定的中断自系统启动以来所发生的次数。

“ctxt”给出了自系统启动以来CPU发生的上下文交换的次数。

“btime”给出了从系统启动到现在为止的时间，单位为秒。

“processes (total_forks) 自系统启动以来所创建的任务的个数目。

“procs_running”：当前运行队列的任务的数目。

“procs_blocked”：当前被阻塞的任务的数目。

那么CPU利用率可以使用以下两个方法。先取两个采样点，然后计算其差值：

cpu usage=(idle2-idle1)/(total_2 - total_1)*100

cpu usage=[(user_2 +sys_2+nice_2) - (user_1 + sys_1+nice_1)]/(total_2 - total_1)*100

 

       再回顾一下三个疑问：第一、为毛运行a.out和b.out显示的CPU利用率不一样……第二、为毛在ps中显示的a.out和b.out的CPU利用率不一样？第三、为毛ps中a.out和b.out的CPU利用率分别为94.1%和90.0%，而两者加一起远远大于100%？！！

1. [15:50.31] dbg: Average CPU time is 13.2
2. [15:50.33] dbg: Average CPU time is 13.2

1. [15:50.31] dbg: Average CPU time is 13.0
2. [15:50.33] dbg: Average CPU time is 13.0

1. long@long-Ubuntu:~$ top
2. top - 15:40:31 up  7:01,  6 users,  load average: 2.20, 2.40, 2.31
3. Tasks: 208 total,   1 running, 206 sleeping,   0 stopped,   1 zombie
4. %Cpu(s):  4.0 us,  1.2 sy, 94.9 ni,  0.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
5. KiB Mem:   2067372 total,  1970184 used,    97188 free,    20812 buffers
6. KiB Swap:  2095100 total,    72400 used,  2022700 free,   449896 cached
7. PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S  %CPU %MEM    TIME+  COMMAND
8. 14944 long      39  19 19668  520  432 S  91.3  0.0  34:07.64 a.out
9. 14952 long      39  19 19668  516  432 S  90.7  0.0  33:54.69 b.out
10. 4597 root      20   0 99396  35m 5620 S   3.3  1.8  27:26.09 Xorg

1. long@long-Ubuntu:~$ top
2. top - 15:53:44 up  7:14,  8 users,  load average: 3.76, 3.01, 2.65
3. Tasks: 213 total,   1 running, 211 sleeping,   0 stopped,   1 zombie
4. %Cpu(s): 21.7 us,  9.5 sy, 68.8 ni,  0.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
5. KiB Mem:   2067372 total,  1981532 used,    85840 free,    18416 buffers
6. KiB Swap:  2095100 total,    75832 used,  2019268 free,   415140 cached
7. PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S  %CPU %MEM    TIME+  COMMAND
8. 14944 long      39  19 19668  520  432 S  37.5  0.0  45:04.77 a.out
9. 15856 long      39  19 19668  516  432 S  33.2  0.0   0:23.74 d.out
10. 14952 long      39  19 19668  516  432 S  32.8  0.0  44:52.23 b.out
11. 15803 long      39  19 19668  516  432 S  31.5  0.0   0:25.49 c.out
12. 5297 long      20   0  251m  75m  20m S  20.2  3.7  15:53.31 compiz

使用下面这些命令我们可以查询总的CPU使用率、单独的CPU使用率（对于对称多处理机器SMP）、从你上次启动后的平均CPU使用率等。

4.1   老当益壮的top命令
使用top命令可以动态的查看CPU使用率。它会显示当前内核管理着的任务信息，它还会显示上线时间、负载均值、物理和交换内存使用状况。使用如下：

           $ top
按Q键推出top。

4.2   使用"mpstat"命令
使用这个命令，你需要先安装sysstat工具，对于Debian或Ubuntu用户，可以通过apt-get直接安装：
            $ apt-get install sysstat
使用如下命令查看CPU使用率信息：
            $ mpstat

使用如下命令可以监控单独的CPU使用率信息：
            $ mpstat -P ALL

4.3   使用"sar"命令
使用sar命令显示CPU使用率的语法如下：
            $ sar -u 2 5  （ sar [ 选项 ] [ <时间间隔> [ <次数> ] ]）
这条命令会显示2秒内的CPU使用率，总共显示5次。

4.4   使用"iostat"命令
"iostat"命令可以用来查询从系统启动以来的是CPU平均使用率以及设备或者分区的I/O状况：
            $ iostat

4.5   GUI Tools 一些有图形界面的工具
KDE桌面环境有一些系统监控器一类的工具可以用来监控CPU使用率甚至更多的系统信息（比如说CPU负载状况、物理内存以及交换分区的数据占用信息），你还可以使用它来杀死一些进程。

下表总结了若干Linux下的工具：

 

【注】：

               [1]  http://server.51cto.com/sCollege-188250.htm

               [2]  http://en.wikipedia.org/wiki/Load_%28computing%29

               [3]  http://www.linuxjournal.com/article/9001

               [4]  http://blog.scoutapp.com/articles/2009/07/31/understanding-load-averages

               [5]  http://blog.csdn.net/longerzone/article/details/8628756 （[4]的中文翻译版)

               [6]  http://www.jb51.net/LINUXjishu/34607.html