1、cpuusage是什麼

cpuusage（即CPU利用率，本文均用cpuusage指代CPU利用率）通常是指：CPU從事任何工作的時間比例。 如：90％的cpuusage表示CPU處於90％忙碌狀態和10％空閒狀態。當CPU空閒時，它什麼也不做，在嵌入式實時作業系統RTOS上，它會進入idle狀態，idle本身也是一個task，它只是在等待中斷，消耗CPU。

在RTOS上，CPU 都是分時間片使用的。比如：任務A運行了10ms，然後切換到任務B，B運行了30ms，然後空閒60ms（即進入idle task執行60ms），接著切換回任務A週期這樣執行。如果在一段時間內都是如此，那麼這段時間內的cpuusage為40%（其中任務A的cpuusage為10%，任務B的cpuusage為30%）。

cpuusage可以反映當前cpu的繁忙程度，cpuusage 越高，說明在裝置上運行了很多程式，反之較少。如果cpuusage在一段時間內一直過高，可能是高優先順序的任務一直佔據著CPU來執行，導致了低優先順序的任務始終無法獲得CPU來執行，這樣的設計可能存在問題。因此，cpuusage的統計可以幫助我們優化應用程式。

 

2、AliOS Things上cpuusage如何被統計出來

2.1、cpuusage統計原理

任務cpuusage： 任務在統計週期內的執行時間除以統計週期即為任務的cpuusage。

 

總cpuusage：除idle任務外，所有任務在統計週期內的累計執行時間/統計週期，這時可以通過100%-idle任務cpuusage來計算。

 

舉例說明：

以上述執行時序為例，在統計週期內，task1被排程執行1次，task2被排程執行2次，其餘時間均為idle任務執行。

 

 

 

2.2、任務執行時間的累計

單個任務的單次統計時間確定好後，那麼在一段時間內，任意任務的執行時間就可以確定下來——只需將這段時間內這個任務的執行時間進行累計。

以上圖中的任務切換為例：

假設 Task1的在 t1 時刻已經執行的時間為 total_task1，Task2的在 t1 時刻已經執行的時間為 total_task2；

那麼在 t2 時刻，total_task1更新為

total_task1 += t2 - t1;

在 t3 時刻，total_task2更新為

total_task2 += t3 - t2;

如此累計下去，就可以獲得一段時間內，需要統計任務的執行時間總和。

 

3、HaaS100上cpuusage如何使用

3.1、開啟平臺配置

在相應平臺的 k_config.h 檔案中配置如下巨集：

1. RHINO_CONFIG_SYS_STATS配置為1，啟用統計功能；
2. RHINO_CONFIG_HW_COUNT配置為1，使用硬體計時器（該計時器需要適配）。

#ifndef RHINO_CONFIG_SYS_STATS
#define RHINO_CONFIG_SYS_STATS               1
#endif

#ifndef RHINO_CONFIG_HW_COUNT
#define RHINO_CONFIG_HW_COUNT                1
#endif

3.2、適配硬體定時器

cpuusage的時間統計，是通過板卡上自帶的高精度的硬體定時器來實現的，這個硬體定時器的主頻一般是幾MHz~幾十MHz不等。

這個定時器值的獲取依賴硬體廠商提供的bsp介面，為了遮蔽這些底層硬體的差異，AliOS Things提供了一個統一的介面來獲取這個定時器的值，如下：

hr_timer_t soc_hr_hw_cnt_get(void);

在HaaS100開發板上，如果有開發者對定時基準細節感興趣，可以參考定時器的獲取介面的實現細節，程式碼位於：

platform/board/haas100/config/board.c

AliOS Things 程式碼下載及說明

注意： 我們在HaaS100上已經打開了平臺配置開關，同時適配好了硬體定時器。

也就是說，在HaaS100上cpuusage的功能是預設開啟的，可以直接使用！

 

3.3、使用方法——通過cli命令cpuusage

cpuusage是kernel 自帶的一個命令，不依賴任何app，也就是說，只要在編譯時加上cli 元件，在cli  shell下執行一個命令cpuusage，即可開始統計系統內所有任務的cpuusage。

注意：關於cli 元件如何開啟使用，請參考另外一篇文章——見文尾連結“傳送門”《一文輕鬆入門HaaS100診斷除錯系統》。

3.3.1、命令使用說明

cpuusage [-d n] [-t m] 命令啟動CPU利用率統計
其中：-d選項用於指定統計週期，單位為ms，預設為1 s；
      -t選項用於指定統計時長，單位為ms，預設為連續執行。
      
舉例說明：
cpuusage                   -- 啟動一個cpuusage任務，該任務預設每隔1s執行一次統計;
cpuusage -d 3000           -- 啟動一個cpuusage任務，該任務預設每隔3s（3000ms）執行一次統計;
cpuusage -d 2000 -t 10000  -- 啟動一個cpuusage任務，該任務預設每隔2s（2000ms）執行一次統計，
                              統計到10s（10000ms）後停止；
                              
ctrl+c 結束統計                

3.3.2、命令執行截圖

可以看到執行了cpuusage 命令後，每秒打印出一次當前系統內所有task的CPU利用率，當前系統內沒有跑應用，idle_task的執行時間佔據了99.99%。

希望開發者也可以動手嘗試，建立幾個任務，觀察下cpuusage有什麼變化。

 

4、傳送門

一文輕鬆入門HaaS100診斷除錯系統

 

5、開發者技術支援

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