网络服务能力测试工具的详细设计与实现---服务器性能指标的获取 C/C++

一、需求分析

在进行网络服务能力测试时，需要获取服务器的各种性能指标，如 CPU 使用率、内存使用率、磁盘 I/O 等。因此，我们需要设计一个能够获取这些性能指标的工具。

二、设计思路

我们可以使用系统调用来获取服务器的各种性能指标，常用的系统调用包括：

1. 获取 CPU 使用率：使用 getrusage 函数获取进程的用户和系统 CPU 时间，再用 gettimeofday 函数获取当前时间，计算两个时间之差即可得到 CPU 使用率。

2. 获取内存使用率：使用 proc 文件系统中的 /proc/meminfo 文件来获取内存使用情况，计算空闲内存占总内存的比例即可得到内存使用率。

3. 获取磁盘 I/O：使用 proc 文件系统中的 /proc/diskstats 文件来获取磁盘 I/O 情况，计算磁盘读写次数和读写速度即可得到磁盘 I/O 指标。

三、代码实现

1. 获取 CPU 使用率

#include <sys/time.h>
#include <sys/resource.h>
#include <unistd.h>

double getCpuUsage() {
    struct rusage usage;
    getrusage(RUSAGE_SELF, &usage);

    struct timeval user_time = usage.ru_utime;
    struct timeval sys_time = usage.ru_stime;

    struct timeval now_time;
    gettimeofday(&now_time, NULL);

    double total_time = (now_time.tv_sec - user_time.tv_sec - sys_time.tv_sec) * 1000.0
                        + (now_time.tv_usec - user_time.tv_usec - sys_time.tv_usec) / 1000.0;

    double cpu_usage = total_time / (now_time.tv_sec - usage.ru_start.tv_sec) / sysconf(_SC_NPROCESSORS_ONLN) * 100.0;

    return cpu_usage;
}

2. 获取内存使用率

#include <fstream>
#include <string>
#include <sstream>

double getMemoryUsage() {
    std::ifstream meminfo("/proc/meminfo");

    int total_memory = 0;
    int free_memory = 0;

    std::string line;
    while (std::getline(meminfo, line)) {
        std::stringstream ss(line);

        std::string name;
        ss >> name;

        if (name == "MemTotal:") {
            ss >> total_memory;
        } else if (name == "MemFree:" || name == "Buffers:" || name == "Cached:") {
            int value;
            ss >> value;
            free_memory += value;
        }
    }

    double memory_usage = 1.0 - free_memory / static_cast<double>(total_memory);

    return memory_usage * 100.0;
}

3. 获取磁盘 I/O

#include <fstream>
#include <string>
#include <sstream>
#include <vector>

struct DiskStats {
    std::string device_name;
    long reads_completed;
    long writes_completed;
    long read_bytes;
    long write_bytes;
};

std::vector<DiskStats> getDiskStats() {
    std::ifstream diskstats("/proc/diskstats");

    std::vector<DiskStats> stats;

    std::string line;
    while (std::getline(diskstats, line)) {
        std::stringstream ss(line);

        DiskStats stat;
        ss >> stat.device_name;
        for (int i = 0; i < 10; ++i) {
            long value;
            ss >> value;
            if (i == 2) {
                stat.reads_completed = value;
            } else if (i == 3) {
                stat.read_bytes = value;
            } else if (i == 6) {
                stat.writes_completed = value;
            } else if (i == 7) {
                stat.write_bytes = value;
            }
        }

        stats.push_back(stat);
    }

    return stats;
}

long getDiskReads() {
    std::vector<DiskStats> stats = getDiskStats();

    long reads_completed = 0;
    for (const auto& stat : stats) {
        reads_completed += stat.reads_completed;
    }

    return reads_completed;
}

long getDiskWrites() {
    std::vector<DiskStats> stats = getDiskStats();

    long writes_completed = 0;
    for (const auto& stat : stats) {
        writes_completed += stat.writes_completed;
    }

    return writes_completed;
}

long getDiskReadBytes() {
    std::vector<DiskStats> stats = getDiskStats();

    long read_bytes = 0;
    for (const auto& stat : stats) {
        read_bytes += stat.read_bytes;
    }

    return read_bytes;
}

long getDiskWriteBytes() {
    std::vector<DiskStats> stats = getDiskStats();

    long write_bytes = 0;
    for (const auto& stat : stats) {
        write_bytes += stat.write_bytes;
    }

    return write_bytes;
}

四、总结

通过使用系统调用，我们可以轻松地获取服务器的各种性能指标。在实际应用中，我们可以将这些指标记录下来，进行分析和统计，以便更好地了解服务器的性能状况。