使用 libgtop 库轻松监控 Linux 系统 CPU 与内存使用率

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前言

在 Linux 系统编程中，获取系统或进程级别的 CPU 与内存使用信息是常见需求。传统方法包括解析 top 命令输出，或直接读取 /proc/{pid}/stat 文件。本文介绍一种更简便、灵活的替代方案：使用 libgtop 库。该库提供了跨平台的系统监控接口，能以统一的方式获取全局或特定进程的资源占用数据，代码编写更直观，维护成本更低。

环境准备

在开始编码前，请确保系统已安装 libgtop-2.0 及其依赖 glib-2.0。大多数发行版可通过包管理器直接安装：

# Debian/Ubuntu
sudo apt-get install libgtop2-dev

# CentOS/RHEL
sudo yum install libgtop2-devel

安装完成后，头文件通常位于 /usr/include/libgtop-2.0/，链接时需加入 -lgtop-2.0 -lglib-2.0。

核心数据结构与函数

libgtop 通过一组结构体封装系统信息，常用的包括：

glibtop_cpu — 系统整体 CPU 时间统计（用户态、系统态、空闲等）
glibtop_mem — 物理内存总量、已用、空闲等
glibtop_proc_time — 指定进程的 CPU 时间
glibtop_proc_mem — 指定进程的内存驻留集大小

对应的获取函数分别为 glibtop_get_cpu()、glibtop_get_mem()、glibtop_get_proc_time()、glibtop_get_proc_mem()。

示例：监控子进程的 CPU 与内存占用

下面的完整程序演示如何启动一个子进程（如 mplayer），并每秒采样一次其资源使用率。

#include <stdio.h>
#include <glibtop.h>
#include <glibtop/cpu.h>
#include <glibtop/mem.h>
#include <glibtop/proctime.h>
#include <glibtop/procmem.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
    if (argc < 2) {
        fprintf(stderr, "Usage: %s  [args...]\n", argv[0]);
        return 1;
    }

    glibtop_cpu cpu_begin, cpu_end;
    glibtop_proc_time proctime_begin, proctime_end;
    glibtop_mem memory;
    glibtop_proc_mem procmem;

    int du, dn, ds, di;
    int dpu, dps;
    float cpurate, memrate;

    pid_t pid = fork();
    if (pid == 0) {                 // 子进程：执行目标程序
        execvp(argv[1], &argv[1]);
        perror("execvp failed");
        return 1;
    } else {                        // 父进程：监控循环
        while (1) {
            glibtop_get_cpu(&cpu_begin);
            glibtop_get_proc_time(&proctime_begin, pid);
            sleep(1);               // 采样间隔 1 秒
            glibtop_get_cpu(&cpu_end);
            glibtop_get_proc_time(&proctime_end, pid);

            // 计算系统总 CPU 时间增量
            du = cpu_end.user - cpu_begin.user;
            dn = cpu_end.nice - cpu_begin.nice;
            ds = cpu_end.sys - cpu_begin.sys;
            di = cpu_end.idle - cpu_begin.idle;

            // 计算目标进程 CPU 时间增量
            dpu = proctime_end.utime - proctime_begin.utime;
            dps = proctime_end.stime - proctime_begin.stime;

            // CPU 使用率 = 进程占用时间 / 系统总时间 * 100%
            cpurate = 100.0 * (dpu + dps) / ((du + dn + ds + di) * 1.0);

            // 内存使用率 = 进程驻留内存 / 物理总内存 * 100%
            glibtop_get_mem(&memory);
            glibtop_get_proc_mem(&procmem, pid);
            memrate = 100.0 * procmem.resident / (memory.total * 1.0);

            fprintf(stderr, "CPU: %.2f%%  MEM: %.2f%%\n", cpurate, memrate);
        }
    }
    return 0;
}

编译与运行

gcc procmonitor.c -o procmonitor \
    -I/usr/include/glib-2.0 -I/usr/lib/glib-2.0/include \
    -I/usr/include/libgtop-2.0 \
    -lgtop-2.0 -lglib-2.0

# 示例：监控 mplayer 播放视频
./procmonitor mplayer movie.mkv 2> info.txt

程序会将采样结果输出到标准错误，可用重定向保存到文件供后续分析。

注意事项与多核说明

链接顺序：编译时必须同时指定 glib-2.0 与 libgtop-2.0，否则会出现未定义符号错误。
结构体定义：所有结构体与函数原型均在 /usr/include/libgtop-2.0/ 下，遇到字段不确定时可直接查阅头文件。
多核 CPU 使用率差异：top 显示的进程 CPU% 通常基于单核计算（即 100% 代表占满一个核心），而本示例计算的是所有核心平均使用率。若需与 top 结果一致，可使用 glibtop_proc_time 中的 xcpu_utime[GLIBTOP_NCPU] 与 xcpu_stime[GLIBTOP_NCPU] 分别获取每个核心的时间，再按单核口径计算。