Golang 系统硬件信息获取工具 gopsutil

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gopsutil 简介

gopsutil 是 Python 工具库 psutil 的 Golang 移植版，可以帮助我们方便地获取各种系统和硬件信息。
gopsutil 为我们屏蔽了各个系统之间的差异，具有非常强悍的可移植性。

安装

go get github.com/shirou/gopsutil

使用示例：

package main
import (
  "fmt"
  "github.com/shirou/gopsutil/mem"
)
func main() {
  v, _ := mem.VirtualMemory()
  fmt.Printf("Total: %v, Available: %v, UsedPercent:%f%%\n", v.Total, v.Available, v.UsedPercent)
  fmt.Println(v)
}

gopsutil 将不同的功能划分到不同的子包 ：

cpu：CPU 相关；
disk：磁盘相关；
docker：docker 相关；
host：主机相关；
mem：内存相关；
net：网络相关；
process：进程相关；
winservices：Windows 服务相关。

想要使用对应的功能，要导入对应的子包。

CPU

我们知道 CPU 的核数有两种，一种是物理核数，一种是逻辑核数。物理核数就是主板上实际有多少个 CPU，一个物理 CPU 上可以有多个核心，这些核心被称为逻辑核。gopsutil中 CPU 相关功能在cpu子包中，cpu子包提供了获取物理和逻辑核数、CPU 使用率的接口：

Counts(logical bool)：传入false，返回物理核数，传入true，返回逻辑核数；
Percent(interval time.Duration, percpu bool)：
表示获取interval时间间隔内的 CPU 使用率，percpu为false时，获取总的 CPU 使用率，percpu为true时，分别获取每个 CPU 的使用率，返回一个[]float64类型的值。

例如：

func main() {
  physicalCnt, _ := cpu.Counts(false)
  logicalCnt, _ := cpu.Counts(true)
  fmt.Printf("physical count:%d logical count:%d\n", physicalCnt, logicalCnt)

  totalPercent, _ := cpu.Percent(3*time.Second, false)
  perPercents, _ := cpu.Percent(3*time.Second, true)
  fmt.Printf("total percent:%v per percents:%v", totalPercent, perPercents)
}

上面代码获取物理核数和逻辑核数，并获取 3s 内的总 CPU 使用率和每个 CPU 各自的使用率。

cpu.Info()

调用 cpu.Info() 可获取 CPU 的详细信息，返回 : []cpu.InfoStat

func main() {
  infos, _ := cpu.Info()
  for _, info := range infos {
    data, _ := json.MarshalIndent(info, "", " ")
    fmt.Print(string(data))
  }
}

为了方便查看，可以使用 JSON 输出结果：

{
 "cpu": 0,
 "vendorId": "GenuineIntel",
 "family": "198",
 "model": "",
 "stepping": 0,
 "physicalId": "BFEBFBFF000906E9",
 "coreId": "",
 "cores": 8,
 "modelName": "Intel(R) Core(TM) i7-7700 CPU @ 3.60GHz",
 "mhz": 3601,
 "cacheSize": 0,
 "flags": [],
 "microcode": ""
}

由结果可以看出，CPU 是 Intel 的 i7-7700 系列，频率 3.60GHz。

上面是我在 Windows 上运行的返回结果，内部使用了github.com/StackExchange/wmi库。

在 Linux 下每个逻辑 CPU 都会返回一个 InfoStat 结构。

时间占用

调用 cpu.Times(percpu bool) 可以获取从开机算起，总 CPU 和 每个单独的 CPU 时间占用情况。

传入percpu=false返回总的，传入percpu=true返回单个的。每个 CPU 时间占用情况是一个TimeStat结构：

// src/github.com/shirou/gopsutil/cpu/cpu.go
type TimesStat struct {
  CPU       string  `json:"cpu"`
  User      float64 `json:"user"`
  System    float64 `json:"system"`
  Idle      float64 `json:"idle"`
  Nice      float64 `json:"nice"`
  Iowait    float64 `json:"iowait"`
  Irq       float64 `json:"irq"`
  Softirq   float64 `json:"softirq"`
  Steal     float64 `json:"steal"`
  Guest     float64 `json:"guest"`
  GuestNice float64 `json:"guestNice"`
}
CPU：CPU 标识，如果是总的，该字段为cpu-total，否则为cpu0、cpu1...；
User：用户时间占用（用户态）；
System：系统时间占用（内核态）；
Idle：空闲时间；

例如：

func main() {
  infos, _ := cpu.Times(true)
  for _, info := range infos {
    data, _ := json.MarshalIndent(info, "", " ")
    fmt.Print(string(data))
  }
}

结果

{
 "cpu": "cpu0",
 "user": 674.46875,
 "system": 1184.984375,
 "idle": 7497.1875,
 "nice": 0,
 "iowait": 0,
 "irq": 75.578125,
 "softirq": 0,
 "steal": 0,
 "guest": 0,
 "guestNice": 0
}

磁盘

子包disk用于获取磁盘信息。disk可获取 IO 统计、分区和使用率信息。下面依次介绍。

IO 统计

调用disk.IOCounters()函数，返回的 IO 统计信息用map[string]IOCountersStat类型表示。每个分区一个结构，键为分区名，值为统计信息。这里摘取统计结构的部分字段，主要有读写的次数、字节数和时间：

// src/github.com/shirou/gopsutil/disk/disk.go
type IOCountersStat struct {
  ReadCount        uint64 `json:"readCount"`
  MergedReadCount  uint64 `json:"mergedReadCount"`
  WriteCount       uint64 `json:"writeCount"`
  MergedWriteCount uint64 `json:"mergedWriteCount"`
  ReadBytes        uint64 `json:"readBytes"`
  WriteBytes       uint64 `json:"writeBytes"`
  ReadTime         uint64 `json:"readTime"`
  WriteTime        uint64 `json:"writeTime"`
  // ...
}

例如：

func main() {
  mapStat, _ := disk.IOCounters()
  for name, stat := range mapStat {
    fmt.Println(name)
    data, _ := json.MarshalIndent(stat, "", "  ")
    fmt.Println(string(data))
  }
}

输出包括所有分区，我这里只展示一个：

C:

{
  "readCount": 184372,
  "mergedReadCount": 0,
  "writeCount": 42252,
  "mergedWriteCount": 0,
  "readBytes": 5205152768,
  "writeBytes": 701583872,
  "readTime": 333,
  "writeTime": 27,
  "iopsInProgress": 0,
  "ioTime": 0,
  "weightedIO": 0,
  "name": "C:",
  "serialNumber": "",
  "label": ""
}

注意，disk.IOCounters() 可传入可变数量的字符串参数用于标识分区，此参数在 Windows 上无效。

分区

调用disk.PartitionStat(all bool)函数，返回分区信息。如果all = false，只返回实际的物理分区（包括硬盘、CD-ROM、USB），忽略其它的虚拟分区。如果all = true则返回所有的分区。返回类型为[]PartitionStat，每个分区对应一个PartitionStat结构：

// src/github.com/shirou/gopsutil/disk/
type PartitionStat struct {
  Device     string `json:"device"`
  Mountpoint string `json:"mountpoint"`
  Fstype     string `json:"fstype"`
  Opts       string `json:"opts"`
}
Device：分区标识，在 Windows 上即为C:这类格式；
Mountpoint：挂载点，即该分区的文件路径起始位置；
Fstype：文件系统类型，Windows 常用的有 FAT、NTFS 等，Linux 有 ext、ext2、ext3等；
Opts：选项，与系统相关。

例如：

func main() {
  infos, _ := disk.Partitions(false)
  for _, info := range infos {
    data, _ := json.MarshalIndent(info, "", "  ")
    fmt.Println(string(data))
  }
}

Windows 机器输出（只展示第一个分区）：

{
  "device": "C:",
  "mountpoint": "C:",
  "fstype": "NTFS",
  "opts": "rw.compress"
}

由上面的输出可知，我的第一个分区为C:，文件系统类型为NTFS。

使用率

调用disk.Usage(path string)即可获得路径 path 所在磁盘的使用情况，返回一个 UsageStat 结构：

// src/github.com/shirou/gopsutil/disk.go
type UsageStat struct {
  Path              string  `json:"path"`
  Fstype            string  `json:"fstype"`
  Total             uint64  `json:"total"`
  Free              uint64  `json:"free"`
  Used              uint64  `json:"used"`
  UsedPercent       float64 `json:"usedPercent"`
  InodesTotal       uint64  `json:"inodesTotal"`
  InodesUsed        uint64  `json:"inodesUsed"`
  InodesFree        uint64  `json:"inodesFree"`
  InodesUsedPercent float64 `json:"inodesUsedPercent"`
}
Path：路径，传入的参数；
Fstype：文件系统类型；
Total：该分区总容量；
Free：空闲容量；
Used：已使用的容量；
UsedPercent：使用百分比。

例如：

func main() {
  info, _ := disk.Usage("D:/code/golang")
  data, _ := json.MarshalIndent(info, "", "  ")
  fmt.Println(string(data))
}

由于返回的是磁盘的使用情况，所以路径D:/code/golang和D:返回同样的结果，只是结构中的Path字段不同而已。程序输出：

{
  "path": "D:/code/golang",
  "fstype": "",
  "total": 475779821568,
  "free": 385225650176,
  "used": 90554171392,
  "usedPercent": 19.032789388496106,
  "inodesTotal": 0,
  "inodesUsed": 0,
  "inodesFree": 0,
  "inodesUsedPercent": 0
}

主机

子包host可以获取主机相关信息，如开机时间、内核版本号、平台信息等等。

开机时间

host.BootTime()返回主机开机时间的时间戳：

func main() {
  timestamp, _ := host.BootTime()
  t := time.Unix(int64(timestamp), 0)
  fmt.Println(t.Local().Format("2006-01-02 15:04:05"))
}

上面先获取开机时间，然后通过time.Unix()将其转为time.Time类型，最后输出2006-01-02 15:04:05格式的时间：

2020-04-06 20:25:32

内核版本和平台信息

func main() {
  version, _ := host.KernelVersion()
  fmt.Println(version)
  platform, family, version, _ := host.PlatformInformation()
  fmt.Println("platform:", platform)
  fmt.Println("family:", family,
  fmt.Println("version:", version)
}

终端用户

host.Users() 返回终端连接上来的用户信息，每个用户一个 UserStat 结构：

// src/github.com/shirou/gopsutil/host/host.go
type UserStat struct {
  User     string `json:"user"`
  Terminal string `json:"terminal"`
  Host     string `json:"host"`
  Started  int    `json:"started"`
}

示例：

func main() {
  users, _ := host.Users()
  for _, user := range users {
    data, _ := json.MarshalIndent(user, "", " ")
    fmt.Println(string(data))
  }
}

内存

在快速开始中，我们演示了如何使用mem.VirtualMemory()来获取内存信息。该函数返回的只是物理内存信息。

我们还可以使用mem.SwapMemory()获取交换内存的信息，信息存储在结构SwapMemoryStat中：

// src/github.com/shirou/gopsutil/mem/
type SwapMemoryStat struct {
  Total       uint64  `json:"total"`
  Used        uint64  `json:"used"`
  Free        uint64  `json:"free"`
  UsedPercent float64 `json:"usedPercent"`
  Sin         uint64  `json:"sin"`
  Sout        uint64  `json:"sout"`
  PgIn        uint64  `json:"pgin"`
  PgOut       uint64  `json:"pgout"`
  PgFault     uint64  `json:"pgfault"`
}

字段含义很容易理解，PgIn/PgOut/PgFault这三个字段我们重点介绍一下。交换内存是以页为单位的，如果出现缺页错误(page fault)，操作系统会将磁盘中的某些页载入内存，同时会根据特定的机制淘汰一些内存中的页。PgIn表征载入页数，PgOut淘汰页数，PgFault缺页错误数。

例如：

func main() {
  swapMemory, _ := mem.SwapMemory()
  data, _ := json.MarshalIndent(swapMemory, "", " ")
  fmt.Println(string(data))
}

进程

process可用于获取系统当前运行的进程信息，创建新进程，对进程进行一些操作等。

func main() {
  var rootProcess *process.Process
  processes, _ := process.Processes()
  for _, p := range processes {
    if p.Pid == 0 {
      rootProcess = p
      break
    }
  }
  fmt.Println(rootProcess)
  fmt.Println("children:")
  children, _ := rootProcess.Children()
  for _, p := range children {
    fmt.Println(p)
  }
}

先调用 process.Processes() 获取当前系统中运行的所有进程，然后找到Pid为 0 的进程，即操作系统的第一个进程，最后调用Children()返回其子进程。

Windows 服务

winservices子包可以获取 Windows 系统中的服务信息，内部使用了golang.org/x/sys包。在winservices中，一个服务对应一个Service结构：

// src/github.com/shirou/gopsutil/winservices/winservices.go
type Service struct {
  Name   string
  Config mgr.Config
  Status ServiceStatus
  // contains filtered or unexported fields
}

mgr.Config为包golang.org/x/sys中的结构，该结构详细记录了服务类型、启动类型（自动/手动）、二进制文件路径等信息：

// src/golang.org/x/sys/windows/svc/mgr/config.go
type Config struct {
  ServiceType      uint32
  StartType        uint32
  ErrorControl     uint32
  BinaryPathName   string
  LoadOrderGroup   string
  TagId            uint32
  Dependencies     []string
  ServiceStartName string
  DisplayName      string
  Password         string
  Description      string
  SidType          uint32
  DelayedAutoStart bool
}

ServiceStatus结构记录了服务的状态：

// src/github.com/shirou/gopsutil/winservices/winservices.go
type ServiceStatus struct {
  State         svc.State
  Accepts       svc.Accepted
  Pid           uint32
  Win32ExitCode uint32
}
State：为服务状态，有已停止、运行、暂停等；
Accepts：表示服务接收哪些操作，有暂停、继续、会话切换等；
Pid：进程 ID；
Win32ExitCode：应用程序退出状态码。

下面程序中，我将系统中所有服务的名称、二进制文件路径和状态输出到控制台：

func main() {
  services, _ := winservices.ListServices()
  for _, service := range services {
    newservice, _ := winservices.NewService(service.Name)
    newservice.GetServiceDetail()
    fmt.Println("Name:", newservice.Name, "Binary Path:", newservice.Config.BinaryPathName, "State: ", newservice.Status.State)
  }
}

注意，调用winservices.ListServices()返回的Service对象信息是不全的，我们通过NewService()以该服务名称创建一个服务，然后调用GetServiceDetail()方法获取该服务的详细信息。不能直接通过service.GetServiceDetail()来调用，因为ListService()返回的对象缺少必要的系统资源句柄（为了节约资源），调用GetServiceDetail()方法会panic！！！

错误和超时

由于大部分函数都涉及到底层的系统调用，所以发生错误和超时是在所难免的。几乎所有的接口都有两个返回值，第二个作为错误。在前面的例子中，我们为了简化代码都忽略了错误，在实际使用中，建议对错误进行处理。

另外，大部分接口都是一对，一个不带context.Context类型的参数，另一个带有该类型参数，用于做上下文控制。在内部调用发生错误或超时后能及时处理，避免长时间等待返回。实际上，不带context.Context参数的函数内部都是以context.Background()为参数调用带有context.Context的函数的：

// src/github.com/shirou/gopsutil/cpu_windows.go
func Times(percpu bool) ([]TimesStat, error) {
  return TimesWithContext(context.Background(), percpu)
}

func TimesWithContext(ctx context.Context, percpu bool) ([]TimesStat, error) {
  // ...
}


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