python自动化运维笔记1 —— 系统性能信息模块psutil

一.系统基础信息模块

1.1 系统性能信息模块psutil

　　psutil是一个跨平台库（http://code.google.com/p/psutil/），能够轻松实现获取系统运行的进程和系统利用率（包括CPU、内存、磁盘、网络等）信息。它主要应用于系统监控，分析和限制系统资源及进程的管理。它实现了同等命令行工具提供的功能，如ps、top、lsof、netstat、ifconfig、who、df、kill、free、nice、ionice、iostat、iotop、uptime、pidof、tty、taskset、pmap等。目前支持32位和64位的Linux、Windows、OS X、FreeBSD和Sun Solaris等操作系统，支持从2.4到3.4的python版本。

　　相对shell而言，使用psutil库实现则更加简单明了。psutil大小单位一般都采用字节，如下：

>>> import psutil
>>> mem=psutil.virtual_memory()
>>> mem.total,mem.used
(506081280L, 224522240L)

　　psutil的源码安装步骤为：

　　1.下载源码包psutil-*.tar.gz

　　2.tar -xf psutil-*.tar.gz

　　3.cd psutil-*

　　4.python setup.py install

1.1.1 获取系统性能信息

　　采集系统的基本性能信息包括cpu、内存、磁盘、网络等，可以完整描述当前系统的运行状态及质量。psutil模块已经封装了这些方法，用户可以根据自身的应用场景，调用相应的方法来满足需求，非常简单使用。

　　（1）CPU信息

　　linux操作系统的CPU利用率有以下几个部分：

　　　　User Time，执行用户进程的时间百分比

　　　　System Time，执行内核进程和中断的时间百分比

　　　　Wait IO，由于IO等待而使CPU处于idle（空闲）状态的时间百分比

　　　　Idle，CPU处于idle状态的时间百分比

　　使用python的psutil.cpu_times()方法可以非常简单地得到这些信息，同时也可以获取CPU的硬件相关信息，比如CPU的物理个数和逻辑个数，具体如下：

>>> import psutil
>>> psutil.cpu_times()#使用cpu_times方法获取cpu完整信息，需要显示所有逻辑cpu信息
scputimes(user=5.46, nice=0.0, system=14.949999999999999, idle=6876.1300000000001, iowait=32.549999999999997, irq=0.57999999999999996, 
softirq=5.7699999999999996, steal=0.0, guest=0.0)
>>> psutil.cpu_times().user  #获取用户user的cpu时间比
5.4699999999999998
>>> psutil.cpu_count()　　#获取cpu的逻辑个数，默认logical=True4

>>> psutil.cpu_count(logical=False)　　#获取cpu的物理个数
>>> 

　　（2）内存信息

　　linux系统的内存利用率信息涉及到的total、used、free、buffers、cache、swap等，分别使用psutil.virtual_memory()与psutil.swap_memory()方法获取这些信息。如下：

>>> import psutil
>>> mem=psutil.virtual_memory()　#获取内存完整信息
>>> mem
svmem(total=506081280L, available=426848256L, percent=15.699999999999999, used=224903168L, free=281178112L, active=, inactive=, 
buffers=20275200L, cached=)
>>> mem.total　　#获取内存总数
506081280L
>>> mem.free　　#获取内存空闲数
281178112L
>>> psutil.swap_memory()　　#获取swap分区信息
sswap(total=1073733632L, used=0L, free=1073733632L, percent=0.0, sin=, sout=)
>>> 

　　（3）磁盘信息

　　在系统的所有磁盘信息中，我们更加关注磁盘的利用率及IO信息，其中磁盘利用率使用psutil.disk_usage方法获取。磁盘IO信息包括read_count(读IO数)、write_count（写IO数）、read_bytes（IO读字节数）、write_bytes(IO写字节数)、read_time(磁盘读时间)、write_time（磁盘写时间）等。这些信息可以使用psutil.disk_io_counters()获取，如下：

>>> psutil.disk_partitions()　　#获取磁盘完整信息
[sdiskpart(device='/dev/sda3', mountpoint='/', fstype='ext4', opts='rw'), sdiskpart(device='/dev/sda1', mountpoint='/boot', fstype='ext4', opts='rw')
, sdiskpart(device='/dev/sr0', mountpoint='/mnt/cdrom', fstype='iso9660', opts='ro')]
>>> psutil.disk_usage('/')　　#获取分区/的使用情况
sdiskusage(total=, used=, free=, percent=3.7000000000000002)
>>> psutil.disk_io_counters()　　#获取磁盘总的IO个数、读写信息
sdiskio(read_count=, write_count=, read_bytes=, write_bytes=, read_time=, write_time=)
>>> psutil.disk_io_counters(perdisk=True)　　#参数perdisk=Ture获取单个分区IO个数、读写信息
{'sda2': sdiskio(read_count=, write_count=, read_bytes=, write_bytes=, read_time=, write_time=), 'sda3': sdiskio(read_count=, 
write_count=, read_bytes=, write_bytes=, read_time=, write_time=), 'sda1': sdiskio(read_count=, write_count=, 
read_bytes=, write_bytes=, read_time=, write_time=)}

　　（4）网络信息

　　系统的网络信息与磁盘IO类似，涉及几个关键点，包括bytes_send(发送字节数)、bytes_recv(接收字节数)、packets_send(发送数据包数)、packets_recv(接收数据包数)等，这些网络信息使用psutil.net_io_counters()方法获取。

>>> psutil.net_io_counters()　　#获取网络总的io信息，默认pernic=False
snetio(bytes_sent=, bytes_recv=, packets_sent=, packets_recv=, errin=, errout=, dropin=, dropout=)
>>> psutil.net_io_counters(pernic=True)　　#获取每个网络接口的io信息
{'lo': snetio(bytes_sent=, bytes_recv=, packets_sent=, packets_recv=, errin=, errout=, dropin=, dropout=), 
'eth0': snetio(bytes_sent=, bytes_recv=, packets_sent=, packets_recv=, errin=, errout=, dropin=, dropout=)}

　　（5）其他系统信息

　　除以上几个获取系统基本信息的方法，psutil模块还支持获取用户登录数、开机时间信息等

>>> psutil.users()　　#返回当前登录系统的用户信息
[suser(name='danny', terminal='pts/0', host='192.168.0.151', started=1516339712.0)]
>>> import psutil,datetime
>>> psutil.boot_time()　　#获取开机时间，以linux时间戳格式返回
1516330008.0

>>> datetime.datetime.fromtimestamp(psutil.boot_time()).strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")　　　#转换为自然时间格式
'2018-01-19 10:46:48'

1.1.2  系统进程管理方法

　　获取当前系统的进程信息，可以让运维人员得知应用程序的运行状态，包括进程的启动时间、查看或设置CPU亲和度、内存使用率、IO信息、socket连接、线程数等，这些信息可以呈现出指定进程是否存活、资源利用情况。

　　（1）进程信息

　　psutil模块在获取进程信息方面也提供了很好的支持，包括使用psutil.pids()方法获取所有进程PID，使用psutil.Process()方法获取单个进程的名称、路径、状态、系统资源利用率等信息，具体如下：

>>> psutil.pids()　　#列出所有进程PID
[, , , , , , , , , , ,... , , , , , , , ]
>>> p=psutil.Process()　　#实例化一个Process对象
>>> p.name()　　#进程名
'bash'
>>> p.exe()　　#进程bin路径
'/bin/bash'
>>> p.cwd()　　#进程工作目录绝对路径
'/home/danny'
>>> p.status()　　#进程状态
'sleeping'
>>> p.create_time()　　#进程创建时间
1516339775.1600001
>>> p.uids()　　#进程uid信息
puids(real=, effective=, saved=)
>>> p.gids()　　#进程gid信息
pgids(real=, effective=, saved=)
>>> p.cpu_times()　　#进程CPU时间信息，包括user、system两个CPU时间
pcputimes(user=0.059999999999999998, system=0.16)
>>> p.cpu_affinity()　　#get进程CPU亲和度，如要设置进程CPU亲和度，将CPU号作为参数即可
[]　　#该进程可以被CPU0调度
>>> p.memory_percent()　　#进程内存利用率
0.27356238112581438
>>> p.memory_info()　　#进程内存rss、vms信息
pmem(rss=, vms=)
>>> p.io_counters()　　#进程IO信息，包括读写IO数及字节数
pio(read_count=, write_count=, read_bytes=, write_bytes=)
>>> p.connections()　　#返回打开进程socket的namedutples列表，包括fs、family、laddr等信息
[]
>>> p.num_threads()　　#进程开启的线程数

　　（2）popen类的使用

　　psutil提供的popen类的作用是获取用户启动的应用程序进程信息，以便跟踪程序进程的运行状态。

>>> from subprocess import PIPE
#通过psutil的Popen方法启动的应用程序，可以跟踪该程序运行的所有相关信息
>>> p=psutil.Popen(["/usr/bin/python","-c","print('hello')"],stdout=PIPE)
>>> p.name()　#进程的名称
'python'
>>> p.username()　　#进程的用户
'root'
>>> p.communicate()　
('hello\n', None)