法国与中国文化:关于vmstat,top,ps aux查看的cpu占用率不一致的问题

关于vmstat,top,ps aux查看的cpu占用率不一致的问题

问题：
用vmstat,top,和ps aux三个命令查看进程对cpu的占用率，数值差异很大。

例：
用 vmstat 查看系统cpu空闲率， id是cpu的空闲率，可以看出，空闲率一直在73%以上
用 ps aux 统计两个compress进程的cpu占用率，长时间恒定在15.5%和28.9%
用 top统计两个compress进程的cpu占用率，可以看出是一个动态变化的过程
（命令执行结果后面有显示）

这三个命令查出的cpu利用率不统一
首先，ps aux中两个compress进程占用cpu 15.5%+28.9%>40%,再加上其它进程，为
何vmstat查看cpu空闲率id还能一直大于73%
其次，top命令显示的进程compress的cpu占用率和ps显示的数值差别很大，ps的
cpu占用率雷打不动，一直是恒定值，
top的比较动态， 难道ps aux显示的进程cpu占用率不可靠？
最后，这三个命令查出的cpu占用率相互之间均不统一，用哪一个更可靠？例如输入如下命令,粗体字是cpu占用率

$ vmstat 1
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- ----cpu----
r   b swpd free buff   cache si so bi bo in cs us sy id wa
0   0 432 802660   28724 5747324 0 0 204 770 0     0   6   3 90   2
3   0 432 799196   28724 5747392 0 0     0 152 1455 681   2   2 96   0
0   0 432 802420   28724 5747460 0 0     0 480 1599   1892 10   8 82 0
0   0 432 802292   28724 5747664 0 0     0 440 1859   6179 14 13 73 0
2   0 432 797636   28724 5752084 0 0     0 240 1403   3419   8   7 85   0
1   0 432 798732   28724 5751268 0 0     0 448 1506   4608 10   8 81   0
2   0 432 797924   28724 5752084 0 0     0 192 1752   4332 11 10 79   0
0   0 432 802076   28724 5747936 0 0     0 280 1705   1527 14   6 79 0

$ps aux | grep compress
USER    PID %CPU %MEM VSZ   RSS TTY    STAT START TIME COMMAND
img    6569 15.5   0.2 36716 16540 ?    S Aug12 230:57 ./bin/compress 8014
img    6570 28.9   0.2 54592 22524 ?    S Aug12 430:28 ./bin/compress 8004  

$top | grep compress
PID USER    PR   NI   VIRT   RES   SHR S %CPU %MEM TIME+   COMMAND                                                      
6569 img    16 0 40956   20m 6632 R 10.7   0.3 231:10.12 compress                                                       
6570 img    16 0 54592   21m 2456 S 20.3   0.3 430:54.32 compress                                                       
6569 img    17 0 36740   16m 2456 S 10.3   0.2 231:10.43 compress                                                       
6570 img    16 0 54592   21m 2456 R 58.9   0.3 430:56.09 compress                                                       
6569 img    16 0 36716   16m 2456 R 53.9   0.2 231:12.05 compress                                                       
6570 img    16 0 58444   24m 4752 R 69.9   0.3 430:58.19 compress                                                       
6569 img    16 0 36716   16m 2456 S 60.2   0.2 231:13.86 compress                                                       
6570 img    16 0 54592   21m 2456 S 52.6   0.3 430:59.77 compress                                                       
6569 img    15 0 36716   16m 2456 S 45.3   0.2 231:15.22 compress                                                       

大概看了些源码，补充一下：
top，ps，vmstat都是根据系统的proc文件进行计算的，其中vmstat，top都使用了/proc/stat文件，而ps，top也使用了/proc/*/stat文件进行计算。

1.vmstat对于cpu idle的计算方式比较复杂，但是显示的为平均值，即使用cpu使用时间片的差值/时间间隔/cpu个数（为物理cpu数目＊cpu核心数），其中时间间隔为vmstat后加的参数，如vmstat 10就为10s内的平均cpu 占用率；

2.ps计算的为每个进程的cpu占用时间，使用的为/proc/*/stat文件，其中＊为进程号，计算方式为使用cpu总的时间片数/Hertz，目前确认为对于每个物理cpu的占用比率，因此在双核机器上显示的数值需要除以核心数2；

3.top使用的是/proc/stat计算上面显示的cpu占用，使用/proc/*/stat计算每个进程占用的时间。但是计算的方式有所不同，代码较为复杂，但是目前确认为默认显示为Irix模式，即为相对于单个cpu core的占用的时间，如双核机器需要将该数值除以2＊2计算，通过 shift+i可以进行切换；

通过上述说明可以解释珺方发现的问题:
问题1：首先，ps aux中两个compress进程占用cpu 15.5%+28.9%>40%,再加上其它进程，为何vmstat查看cpu空闲率id还能一直大于73%
ps的cpu占用率需要除以双核cpu数目为2，因此实际占用为(15.5%+28.9% )/2=22.2% ,也就约等于100％-73%；

问题2：其次，top命令显示的进程compress的cpu占用率和ps显示的数值差别很大，ps的cpu占用率雷打不动，一直是恒定值，top的比较动态， 难道ps aux显示的进程cpu占用率不可靠？
ps和top相差的数值为2倍关系，因此显示的占用率相差很大，同时变化率也会较大；

问题3：最后，这三个命令查出的cpu占用率相互之间均不统一，用哪一个更可靠？例如输入如下命令,粗体字是cpu占用率
这三个命令的占用率是统一的，按照如下公式进行计算时数据是一致的：
vmstat 的100%-idle == ps的cpu占用/cpu核心数 == top的cpu占用/cpu核心数/物理cpu数目;