Sys_CpuMonitor

CpuMonitor API 文档

概述

CpuMonitor 是 utilsCore Sys 模块的核心类，提供 CPU 使用率监控功能，继承自 ResourceMonitor。

职责

• 监控 CPU 使用率
• 自动暂停和恢复监控
• 输出监控数据到文件
• 线程安全访问

适用场景

• 系统性能监控
• 负载均衡
• 资源调度
• 性能分析

依赖关系

• 依赖: Linux /proc 文件系统, ResourceMonitor
• 被依赖: VisionPipeline, DisplayManager 等模块

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类分析

CpuMonitor 类

职责与用途

CpuMonitor 是 CPU 监控的封装类，提供：

• CPU 使用率监控
• 继承自 ResourceMonitor
• 自动暂停和恢复机制
• 数据输出到 /tmp/cpu_usage

设计模式

• 继承: 继承自 ResourceMonitor
• 模板方法: 实现 sampleUsage() 纯虚函数

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公共 API 方法

构造函数

CpuMonitor(int sleeptime = 1000);

参数说明:

• sleeptime (输入): 轮询间隔（毫秒），默认 1000

返回值: 无

所有权归属:

• CpuMonitor 拥有内部资源的所有权

注意事项:

1. 默认输出到 /tmp/cpu_usage
2. 自动启动监控线程
3. sleeptime 控制采样频率

使用例程:

// 创建监控器（默认每 1000ms 采样一次）
CpuMonitor cpu_monitor;

// 自定义轮询间隔（每 500ms 采样一次）
CpuMonitor cpu_monitor(500);

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getUsage() - 获取 CPU 使用率

float getUsage();

参数说明: 无

返回值: CPU 使用率（0.0 - 100.0）

所有权归属:

• 只读访问

注意事项:

1. 继承自 ResourceMonitor
2. 线程安全操作
3. 首次调用返回 0.0（需要两次采样）
4. 自动唤醒暂停的监控线程

使用例程:

CpuMonitor cpu_monitor;

// 首次调用
float usage1 = cpu_monitor.getUsage();  // 返回 0.0

// 等待采样
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));

// 第二次调用
float usage2 = cpu_monitor.getUsage();  // 返回实际使用率
printf("CPU Usage: %.1f%%\n", usage2);

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保护方法

sampleUsage() - 采样 CPU 使用率

bool sampleUsage(float& usage) override;

参数说明:

• usage (输出): 采样到的 CPU 使用率

返回值:

• true: 采样成功
• false: 采样失败或首次采样

所有权归属:

• 无所有权转移

注意事项:

1. 实现 ResourceMonitor 的纯虚函数
2. 读取 /proc/stat 文件
3. 首次采样返回 false（无有效数据）
4. 后续采样返回 true

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内部实现

readProcStat() - 读取 CPU 状态

bool readProcStat(unsigned long long& total, unsigned long long& idle);

参数说明:

• total (输出): CPU 总时间
• idle (输出): CPU 空闲时间

返回值:

• true: 读取成功
• false: 读取失败

行为:

1. 打开 /proc/stat 文件
2. 读取第一行（总 CPU 信息）
3. 解析 user, nice, system, idle, iowait, irq, softirq, steal
4. 计算 total = user + nice + system + idle + iowait + irq + softirq + steal
5. 计算 idle = idle（不含 iowait，与 top 一致）

CPU 使用率计算

unsigned long long delta_total = total - last_total_;
unsigned long long delta_idle = idle - last_idle_;
usage = 100.0f * (delta_total - delta_idle) / delta_total;

说明:

• 使用率 = (总时间增量 - 空闲时间增量) / 总时间增量 * 100%
• 不含 iowait（与 top 一致）

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线程安全说明

同步机制

• 继承自 ResourceMonitor 的同步机制
• getUsage() 是线程安全的
• sampleUsage() 在监控线程中调用

线程安全建议

• 可以并发调用 getUsage()
• 自动暂停和恢复机制由 ResourceMonitor 管理

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典型使用场景

场景 1: 基本监控

CpuMonitor cpu_monitor;

// 等待首次采样
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));

// 获取使用率
float usage = cpu_monitor.getUsage();
printf("CPU Usage: %.1f%%\n", usage);

场景 2: 持续监控

CpuMonitor cpu_monitor;

while (running) {
    float usage = cpu_monitor.getUsage();
    printf("CPU Usage: %.1f%%\n", usage);
    
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
}

场景 3: 自定义轮询间隔

// 每 500ms 采样一次
CpuMonitor cpu_monitor(500);

while (running) {
    float usage = cpu_monitor.getUsage();
    printf("CPU Usage: %.1f%%\n", usage);
    
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(500));
}

场景 4: 自动暂停和恢复

CpuMonitor cpu_monitor;

// 获取使用率
float usage1 = cpu_monitor.getUsage();

// 等待 30 秒（监控线程会自动暂停）
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(30));

// 再次获取使用率（线程会自动恢复）
float usage2 = cpu_monitor.getUsage();

场景 5: 输出到文件

CpuMonitor cpu_monitor;

// 数据会自动写入到 /tmp/cpu_usage
// 每行一个值，格式: 12.5

// 读取文件内容
std::ifstream file("/tmp/cpu_usage");
std::string line;
while (std::getline(file, line)) {
    printf("CPU Usage: %s%%\n", line.c_str());
}

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注意事项

1. 首次采样: 首次调用 getUsage() 返回 0.0（需要两次采样）
2. 输出文件: 数据自动写入到 /tmp/cpu_usage
3. 自动暂停: 30 秒无访问自动暂停监控线程
4. 自动恢复: 调用 getUsage() 时自动恢复
5. 线程安全: getUsage() 是线程安全的
6. 轮询间隔: 构造时指定轮询间隔（默认 1000ms）
7. 使用率范围: 0.0 - 100.0
8. /proc/stat: 依赖 /proc/stat 文件

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相关文档

• Base - 资源监控基类
• MemoryMonitor - 内存监控
• Sys 模块总览

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参考资料

• Linux /proc/stat
• CPU Usage Calculation