Python利用psutil实现获取硬件,网络和进程信息

楔子

Python 有一个第三方模块叫 psutil，专门用来获取操作系统以及硬件相关的信息，比如：CPU、磁盘、网络、内存等等。下面来看一下它的用法，不过在使用之前需要先安装，直接 pip install psutil 即可。

CPU 相关

获取 CPU 的逻辑核心数量

import psutil
print(psutil.cpu_count())  # 12

# 或者使用 multiprocessing
import multiprocessing
print(multiprocessing.cpu_count())  # 12

获取 CPU 的物理核心数量

import psutil
print(psutil.cpu_count(logical=False))  # 6

结果为 6，说明是 6 核超线程；如果 CPU 的物理核心数和逻辑核心数相等，也为 12，则说明是 12 核非超线程。

统计 CPU 的用户／系统／空闲时间

import psutil

print(psutil.cpu_times())
"""
scputimes(user=84732.10937499999, 
          system=37132.85937500023, 
          idle=2003964.1249999998, 
          interrupt=3500.765625, 
          dpc=1089.6875)
"""

# 还有一个 psutil.cpu_times_percent() 
# 功能与之类似, 只不过返回的是比例

该函数返回的是一个 namedtuple，后面凡是结构长的和这里类似的，都是 namedtuple。补充一下，如果你的程序中需要创建大量的对象，并且该对象的属性固定不变，那么不妨使用 namedtuple，相比使用字典，能节省大量空间。

查看 CPU 的使用率

import psutil

for x in range(3):
    # interval：表示每隔 0.5s 刷新一次
    # percpu：为 True 表示查看所有的 cpu 使用率
    print(psutil.cpu_percent(interval=0.5, percpu=True))
"""
[9.1, 3.1, 12.5, 3.1, 15.6, 0.0, 6.2, 0.0, 12.5, 50.0, 9.4, 3.1]
[9.1, 6.2, 12.5, 6.2, 3.1, 0.0, 0.0, 3.1, 0.0, 15.6, 3.1, 0.0]
[0.0, 0.0, 15.6, 0.0, 6.2, 0.0, 6.2, 25.0, 3.1, 9.4, 6.2, 0.0]
"""
# 我这里 cpu 的逻辑数量是 12
# 所以每个列表里面有 12 个元素

查看 CPU 的统计信息

包括上下文切换、中断、软中断，以及系统调用次数等等。

import psutil

print(psutil.cpu_stats())
"""
scpustats(ctx_switches=3346512902, 
          interrupts=2288572793, 
          soft_interrupts=0, 
          syscalls=3324041552)
"""

查看 CPU 的频率

import psutil

print(psutil.cpu_freq())
"""
scpufreq(current=2208.0, min=0.0, max=2208.0)
"""

内存相关

查看内存使用情况

import psutil

print(psutil.virtual_memory())
"""
svmem(total=17029259264, 
      available=7698505728, 
      percent=54.8, 
      used=9330753536, 
      free=7698505728)
"""

total 表示总内存，available 表示可用内存，percent 表示内存使用率，used 表示已使用的内存，free 表示可用内存。

所以 available 加上 used 等于 total，used 除以 total 再乘以 100 等于 percent。

查看交换内存信息

import psutil

print(psutil.swap_memory())
"""
sswap(total=3087007744, 
      used=4509839360, 
      free=-1422831616, 
      percent=146.1, 
      sin=0, 
      sout=0)
"""

说到内存，有物理内存、交换内存、虚拟内存，这三者有什么区别呢？用大白话解释就是：

1）物理内存是实际的内存条提供的临时数据存储空间，在 Windows 上右键点击计算机，再点击属性时，上面显示的安装内存（RAM）就是电脑的物理内存。这些内存是实际存在的，在你不给机器增加内存条的时候是不会改变的。

2）交换内存通常在页面调度和交换进程数据时使用，相当于在进行内存整理的时候，会先把部分数据放在硬盘的某块区域。类似我们整理衣柜，衣服一多直接整理会很麻烦，因此会先把部分衣服拿出来放在其它地方，等衣柜里的衣服整理完了，再把放在其它地方的衣服拿回来。

这个其它地方在计算机中则代表硬盘的某块区域，也就是我们所说的交换区。通常使用交换内存是因为物理内存不足导致的，正所谓衣柜，如果足够大的话就没必要拿出部分衣服放在其它地方，直接在衣柜里就能解决了。

3）最后是虚拟内存，当操作文件，可执行程序等等，那么首先要把它们从磁盘读取到内存中，因此 CPU 除了自己那一部分小小的空间外，要想操作数据，只能操作内存里的数据。

但是当内存不够了，那么会在硬盘上开辟一份虚拟内存，将物理内存里的部分数据放在虚拟内存当中。硬盘的空间很大，即使普通电脑安装的固态硬盘也有一百个 G，因此可以拿出一部分充当虚拟内存。

不过虚拟内存虽说是内存，但毕竟在硬盘上，速度和 CPU 直接从物理内存里读取数据相差甚远。这也是为什么要将经常被访问的热点数据放在 Redis 缓存里，而不是放在硬盘或者数据库上。

磁盘相关

查看磁盘分区、磁盘使用率和磁盘 IO 信息

import psutil

print(psutil.disk_partitions())
"""
[sdiskpart(device='C:\\', mountpoint='C:\\', fstype='NTFS', opts='rw,fixed', maxfile=255, maxpath=260),
 sdiskpart(device='D:\\', mountpoint='D:\\', fstype='NTFS', opts='rw,fixed', maxfile=255, maxpath=260),
 sdiskpart(device='E:\\', mountpoint='E:\\', fstype='NTFS', opts='rw,fixed', maxfile=255, maxpath=260)]
"""

可以看到一共有三个盘符，fstype 表示文件系统类型，这里是 NTFS；opts 中的 rw 表示可读写。

该函数还可以接收一个参数 all，默认为 False。如果指定为 True，在 Linux 上返回的内容还会包含 /proc 等特殊文件系统的挂载信息。由于我这里是 Windows，所以两者没区别。

查看某个磁盘使用情况

import psutil

print(psutil.disk_usage("C:\\"))
"""
sdiskusage(total=267117391872, 
           used=96894304256, 
           free=170223087616, 
           percent=36.3)
"""

查看磁盘 IO 统计信息

import psutil

print(psutil.disk_io_counters())
"""
sdiskio(read_count=1172461, 
        write_count=2153031, 
        read_bytes=36854982144, 
        write_bytes=52718300160, 
        read_time=551, 
        write_time=1437)
"""

read_count ：读次数
write_count：写次数
read_bytes：读的字节数
write_bytes：写的字节数
read_time：读时间
write_time：写时间

以上返回的是所有磁盘加起来的统计信息，我们可以指定 perdisk=True，分别列出每一个分区的统计信息。

网络相关

查看网卡的网络 IO 统计信息

import psutil

print(psutil.net_io_counters())
"""
snetio(bytes_sent=175995567, 
       bytes_recv=2849015622, 
       packets_sent=1052206, 
       packets_recv=3050302, 
       errin=0, 
       errout=0, 
       dropin=3491, 
       dropout=0)
"""
# bytes_sent: 发送的字节数
# bytes_recv: 接收的字节数
# packets_sent: 发送的包数据量
# packets_recv: 接收的包数据量
# errin: 接收包时, 出错的次数
# errout: 发送包时, 出错的次数
# dropin: 接收包时, 丢弃的次数
# dropout: 发送包时, 丢弃的次数

# 里面还有一个 pernic 参数
# 如果为 True, 则列出所有网卡的信息
print(psutil.net_io_counters(pernic=True))
"""
{'以太网': snetio(bytes_sent=178716616, 
                 bytes_recv=2866823348, 
                 packets_sent=1058190, 
                 packets_recv=3102852, 
                 errin=0, errout=0, 
                 dropin=3491, dropout=0), 
'WLAN': snetio(bytes_sent=0, bytes_recv=0, 
               packets_sent=0, packets_recv=0, 
               errin=0, errout=0, 
               dropin=0, dropout=0), 
'本地连接* 3': snetio(bytes_sent=0, bytes_recv=0, 
                    packets_sent=0, packets_recv=0, 
                    errin=0, errout=0, 
                    dropin=0, dropout=0), 
'本地连接* 4': snetio(bytes_sent=0, bytes_recv=0, 
                     packets_sent=0, packets_recv=0,
                     errin=0, errout=0, 
                     dropin=0, dropout=0), 
'蓝牙网络连接': snetio(bytes_sent=0, bytes_recv=0, 
                    packets_sent=0, packets_recv=0,
                    errin=0, errout=0, 
                    dropin=0, dropout=0), 
'Loopback Pseudo-Interface 1': snetio(bytes_sent=0, 
                                      bytes_recv=0, 
                                      packets_sent=0, 
                                      packets_recv=0, 
                                      errin=0, errout=0, 
                                      dropin=0, dropout=0)}
"""

查看网络接口信息

import psutil

# 以字典的形式返回网卡的配置信息
# 包括 IP 地址、Mac地址、子网掩码、广播地址等等
print(psutil.net_if_addrs())
"""
{'以太网': [
    snicaddr(family=<AddressFamily.AF_LINK: -1>, 
             address='9C-7B-EF-15-FC-2F', netmask=None, 
             broadcast=None, ptp=None), 
    snicaddr(family=<AddressFamily.AF_INET: 2>, 
             address='192.168.4.150', netmask='255.255.240.0', 
             broadcast=None, ptp=None), 
    snicaddr(family=<AddressFamily.AF_INET6: 23>, 
             address='fe80::4826:a6a6:b5f4:3647', 
             netmask=None, broadcast=None, ptp=None)], 

'WLAN': [...], 
'本地连接* 3': [...], 
'本地连接* 4': [...], 
'蓝牙网络连接': [...], 
'Loopback Pseudo-Interface 1': [...]}
"""

# 返回网卡的详细信息, 包括是否启动、通信类型、传输速度、mtu
print(psutil.net_if_stats())
"""
{'以太网': snicstats(isup=True, 
                    duplex=<NicDuplex.NIC_DUPLEX_FULL: 2>, 
                    speed=1000, mtu=1500), 
'蓝牙网络连接': snicstats(isup=False, 
                        duplex=<NicDuplex.NIC_DUPLEX_FULL: 2>, 
                        speed=3, mtu=1500), 
'Loopback Pseudo-Interface 1': snicstats(isup=True, 
                                         duplex=<NicDuplex.NIC_DUPLEX_FULL: 2>, 
                                         speed=1073, mtu=1500), 
'WLAN': snicstats(isup=False, 
                  duplex=<NicDuplex.NIC_DUPLEX_FULL: 2>, 
                  speed=0, mtu=1500), 
'本地连接* 3': snicstats(isup=False, 
                        duplex=<NicDuplex.NIC_DUPLEX_FULL: 2>, 
                        speed=0, mtu=1500), 
'本地连接* 4': snicstats(isup=False, 
                        duplex=<NicDuplex.NIC_DUPLEX_FULL: 2>, 
                        speed=0, mtu=1500)}
"""

查看当前机器的网络连接

import psutil

# 以列表的形式返回每个网络连接的详细信息
# 里面接受一个参数, 默认是 "inet"
# 当然我们也可以指定为其它, 比如 "tcp"
print(psutil.net_connections())
"""
[sconn(fd=-1, family=<AddressFamily.AF_INET: 2>, 
       type=<SocketKind.SOCK_DGRAM: 2>, 
       laddr=addr(ip='192.168.4.150', port=137), 
       raddr=(), status='NONE', pid=4),
 sconn(fd=-1, family=<AddressFamily.AF_INET: 2>, 
       type=<SocketKind.SOCK_DGRAM: 2>, 
       laddr=addr(ip='127.0.0.1', port=54872), 
       raddr=(), status='NONE', pid=11652),
 sconn(fd=-1, family=<AddressFamily.AF_INET: 2>, 
       type=<SocketKind.SOCK_STREAM: 1>, 
       laddr=addr(ip='192.168.4.150', port=11253), 
       raddr=addr(ip='117.50.19.136', port=80), 
       status='CLOSE_WAIT', pid=11568),
 ....
 ....
 ....
]
"""

是不是很方便呢？在 Linux 中有两个命令可以做到这一点，分别是 netstat 和 ss。另外该函数会返回所有的连接信息，所以当连接数很多的时候，会占用较高的内存。

查看当前登录的用户信息

import psutil

print(psutil.users())
"""
[suser(name='satori', terminal=None, host='0.0.0.0', 
       started=1609841661.0, pid=None)]
"""

查看系统的启动时间

import psutil
from datetime import datetime

print(psutil.boot_time())  # 1654012221.2945454
print(
    datetime.fromtimestamp(psutil.boot_time())
)  # 2022-05-31 23:50:21.294545

进程管理

psutil 还提供了很多和进程管理相关的功能函数，非常的丰富，我们来看一下。

查看当前存在的所有进程的 pid

import psutil

print(psutil.pids())
"""
[0, 4, 148, 532, 668, 796, 904, 912, 976, ...]
"""

查看某个进程是否存在

import psutil

print(psutil.pid_exists(22333))  # False
print(psutil.pid_exists(532))  # True

返回所有进程（Process）对象组成的迭代器

import psutil

print(psutil.process_iter())
"""
<generator object process_iter at 0x000...>
"""

# 遍历的话，会得到每一个进程对象
# 进程对象在 psutil 里面的类型是 Process

根据 pid 获取一个进程对应的 Process 对象

import psutil

print(psutil.Process(14124))
"""
psutil.Process(pid=14124, name='WeChat.exe', 
               status='running', started='10:54:43')
"""
# 进程名称是 WeChat.exe，状态为运行中
# 启动时间是早上 10 点 54 分

进程管理操作

我们说根据 pid 可以获取一个进程对应的 Process 对象，而这个对象里面包含了该进程的全部信息。

import psutil

p = psutil.Process(14124)

# 进程名称
print(p.name())
"""
WeChat.exe
"""

# 进程的exe路径
print(p.exe())
"""
D:\WeChat\WeChat.exe
"""

# 进程的工作目录
print(p.cwd())
"""
D:\WeChat
"""

# 进程启动的命令行
print(p.cmdline())
"""
['D:\\WeChat\\WeChat.exe']
"""

# 当前进程id
print(p.pid)
"""
14124
"""

# 父进程id
print(p.ppid())
"""
8860
"""

# 父进程
print(p.parent())
"""
psutil.Process(pid=8860, name='explorer.exe', 
               status='running', started='10:53:58')
"""

# 子进程列表
print(p.children())
"""
[psutil.Process(pid=6852, name='WechatBrowser.exe', 
                status='running', started='10:54:59'), 
 psutil.Process(pid=1960, name='WeChatPlayer.exe',
                status='running', started='10:54:59'), 
 psutil.Process(pid=10432, name='WeChatApp.exe', 
                status='running', started='10:55:33')]
"""

# 进程状态
print(p.status())
"""
running
"""

# 进程用户名
print(p.username())
"""
LAPTOP-264ORES3\satori
"""

# 进程创建时间,返回时间戳
print(p.create_time())
"""
1654570483.2370846
"""

# 进程终端
# 在windows上无法使用
try:
    print(p.terminal())
except Exception as e:
    print(e)
"""
'Process' object has no attribute 'terminal'
"""

# 进程使用的cpu时间
print(p.cpu_times())
"""
pcputimes(user=27.8125, system=13.484375,
          children_user=0.0, children_system=0.0)
"""

# 进程所使用的的内存
print(p.memory_info())
"""
pmem(rss=110141440, vms=116899840, 
     num_page_faults=661356, peak_wset=221048832, 
     wset=110141440, peak_paged_pool=834824, 
     paged_pool=806216, peak_nonpaged_pool=144584, 
     nonpaged_pool=78560, pagefile=116899840, 
     peak_pagefile=197505024, private=116899840)
"""

# 进程打开的文件
print(p.open_files())

# 进程相关的网络连接
print(p.connections())
"""
[pconn(fd=-1, family=<AddressFamily.AF_INET: 2>, 
       type=<SocketKind.SOCK_STREAM: 1>, 
       laddr=addr(ip='192.168.4.150', port=7693), 
       raddr=addr(ip='58.251.111.106', port=8080), 
       status='ESTABLISHED'), 
 pconn(fd=-1, family=<AddressFamily.AF_INET: 2>, 
       type=<SocketKind.SOCK_STREAM: 1>, 
       laddr=addr(ip='127.0.0.1', port=8680), 
       raddr=(), status='LISTEN')]
"""

# 进程内的线程数量，这个进程开启了多少个线程
print(p.num_threads())  # 58

# 这个进程内的所有线程信息
print(p.threads())
"""
[pthread(id=14128, user_time=11.3125, system_time=7.578125), 
 pthread(id=13428, user_time=0.0, system_time=0.0), 
 pthread(id=13616, user_time=0.0, system_time=0.0), 
 pthread(id=13600, user_time=0.015625, system_time=0.328125),
 pthread(id=7364, user_time=0.078125, system_time=0.015625),
 ... 
 ]
"""

# 进程的环境变量
print(p.environ())

# 结束进程
# 执行之后微信就会被强制关闭, 这里就不试了
# p.terminal()

我们还可以调用 psutil.test 来模拟 ps 命令。

import psutil

psutil.test()

输出如下：

它是怎么做的呢？还记得我们之前说的 process_iter 吗？会返回所有进程的 Process 对象，直接依次输出里面的信息即可。同理，我们也可以通过 process_iter 找到某一个进程对应的进程 id。

import psutil

for prcs in psutil.process_iter():
    if prcs.name().lower() == "wechat.exe":
        print(prcs)
"""
psutil.Process(pid=14124, name='WeChat.exe', 
               status='running', started='10:54:43')
"""

有了这个操作之后，我们便可以找到对应的进程，然后借助操作系统的 kernal 修改进程内部的数据。

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