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使用Python+psutil开发一个简易系统监控工具

 更新时间：2026年05月11日 09:20:06   作者：yuanpan  
在运维自动化、服务器巡检、故障排查和资源告警场景中,经常需要快速获取机器的 CPU、内存、磁盘和进程状态,Python 的 psutil 库正好解决了这个问题,本文会从 psutil 基础用法开始,逐步实现一个可以实时刷新的简易系统监控工具,需要的朋友可以参考下

引言

在运维自动化、服务器巡检、故障排查和资源告警场景中，经常需要快速获取机器的 CPU、内存、磁盘和进程状态。

如果只依赖系统命令，例如 Linux 下的 top、free、df，或者 Windows 下的任务管理器，自动化能力会比较弱。Python 的 psutil 库正好解决了这个问题：它可以用统一的 Python API 获取跨平台系统信息，非常适合用来开发轻量级系统监控脚本。

本文会从 psutil 基础用法开始，逐步实现一个可以实时刷新的简易系统监控工具。

一、psutil 库介绍

psutil 是 Python 中常用的系统和进程监控库，全称可以理解为 process and system utilities。

它可以获取：

  • CPU 使用率、CPU 核心数、负载信息
  • 内存总量、已用内存、可用内存、使用率
  • 磁盘分区、磁盘容量、磁盘使用率
  • 网络连接、网卡收发数据
  • 当前运行的进程列表、进程 PID、进程名称、CPU 占用、内存占用

在运维自动化方向，psutil 常见用途包括：

  • 编写服务器巡检脚本
  • 定时采集系统资源指标
  • 判断服务进程是否存活
  • 查找高 CPU 或高内存进程
  • 结合日志、邮件、企业微信或钉钉实现告警
  • 作为监控 Agent 的基础模块

安装方式很简单：

pip install psutil

验证安装：

import psutil

print(psutil.cpu_count())

如果能够输出 CPU 核心数量，说明安装成功。

二、获取 CPU 使用率

CPU 是系统监控中最核心的指标之一。使用 psutil.cpu_percent() 可以获取 CPU 使用率。

import psutil

cpu_percent = psutil.cpu_percent(interval=1)
print(f"CPU 使用率：{cpu_percent}%")

这里的 interval=1 表示统计 1 秒内的 CPU 使用情况。

也可以获取每个 CPU 核心的使用率：

import psutil

cpu_per_core = psutil.cpu_percent(interval=1, percpu=True)

for index, percent in enumerate(cpu_per_core, start=1):
    print(f"CPU 核心 {index}：{percent}%")

获取 CPU 核心数：

import psutil

logical_count = psutil.cpu_count(logical=True)
physical_count = psutil.cpu_count(logical=False)

print(f"逻辑核心数：{logical_count}")
print(f"物理核心数：{physical_count}")

在实际运维场景中，通常会重点关注整体 CPU 使用率。如果 CPU 长时间超过 80% 或 90%，就需要进一步排查是否存在异常进程、流量突增、死循环任务或定时任务集中运行等问题。

三、获取内存使用情况

内存监控可以使用 psutil.virtual_memory()。

import psutil

memory = psutil.virtual_memory()

print(f"内存总量：{memory.total}")
print(f"已用内存：{memory.used}")
print(f"可用内存：{memory.available}")
print(f"内存使用率：{memory.percent}%")

直接输出字节数不太方便阅读，可以封装一个单位转换函数：

def format_bytes(size):
    for unit in ["B", "KB", "MB", "GB", "TB"]:
        if size < 1024:
            return f"{size:.2f} {unit}"
        size /= 1024
    return f"{size:.2f} PB"

结合起来：

import psutil

def format_bytes(size):
    for unit in ["B", "KB", "MB", "GB", "TB"]:
        if size < 1024:
            return f"{size:.2f} {unit}"
        size /= 1024
    return f"{size:.2f} PB"

memory = psutil.virtual_memory()

print(f"内存总量：{format_bytes(memory.total)}")
print(f"已用内存：{format_bytes(memory.used)}")
print(f"可用内存：{format_bytes(memory.available)}")
print(f"内存使用率：{memory.percent}%")

对服务器来说，内存不足可能导致服务响应变慢、进程被系统终止、缓存命中率下降。运维脚本中一般会把内存使用率作为告警条件之一。

四、获取磁盘空间

磁盘空间可以通过 psutil.disk_usage() 获取。

import psutil

disk = psutil.disk_usage("/")

print(f"磁盘总量：{disk.total}")
print(f"已用空间：{disk.used}")
print(f"剩余空间：{disk.free}")
print(f"磁盘使用率：{disk.percent}%")

如果希望查看所有磁盘分区，可以使用 psutil.disk_partitions()：

import psutil

def format_bytes(size):
    for unit in ["B", "KB", "MB", "GB", "TB"]:
        if size < 1024:
            return f"{size:.2f} {unit}"
        size /= 1024
    return f"{size:.2f} PB"

partitions = psutil.disk_partitions()

for partition in partitions:
    try:
        usage = psutil.disk_usage(partition.mountpoint)
    except PermissionError:
        continue

    print(f"设备：{partition.device}")
    print(f"挂载点：{partition.mountpoint}")
    print(f"文件系统：{partition.fstype}")
    print(f"总空间：{format_bytes(usage.total)}")
    print(f"已用空间：{format_bytes(usage.used)}")
    print(f"剩余空间：{format_bytes(usage.free)}")
    print(f"使用率：{usage.percent}%")
    print("-" * 40)

磁盘监控非常重要。日志目录、数据库目录、上传文件目录如果没有清理策略，很容易出现磁盘被写满的问题。一旦磁盘满了，常见后果包括服务无法写日志、数据库写入失败、容器启动失败等。

五、获取进程信息

psutil 也可以获取系统中的进程信息。常用方法是 psutil.process_iter()。

import psutil

for process in psutil.process_iter(["pid", "name", "cpu_percent", "memory_percent"]):
    info = process.info
    print(
        f"PID={info['pid']}, "
        f"名称={info['name']}, "
        f"CPU={info['cpu_percent']}%, "
        f"内存={info['memory_percent']:.2f}%"
    )

在遍历进程时，可能遇到权限不足或进程已经退出的问题，所以正式脚本中通常要捕获异常：

import psutil

for process in psutil.process_iter(["pid", "name", "cpu_percent", "memory_percent"]):
    try:
        info = process.info
        print(info)
    except (psutil.NoSuchProcess, psutil.AccessDenied, psutil.ZombieProcess):
        pass

如果要找出 CPU 占用较高的进程，可以排序：

import psutil
import time

# 第一次调用用于初始化 CPU 统计
for process in psutil.process_iter():
    try:
        process.cpu_percent(interval=None)
    except (psutil.NoSuchProcess, psutil.AccessDenied):
        pass

time.sleep(1)

processes = []
for process in psutil.process_iter(["pid", "name", "cpu_percent", "memory_percent"]):
    try:
        processes.append(process.info)
    except (psutil.NoSuchProcess, psutil.AccessDenied, psutil.ZombieProcess):
        pass

top_processes = sorted(processes, key=lambda item: item["cpu_percent"], reverse=True)[:5]

for item in top_processes:
    print(
        f"PID={item['pid']}, "
        f"名称={item['name']}, "
        f"CPU={item['cpu_percent']}%, "
        f"内存={item['memory_percent']:.2f}%"
    )

这个功能在排查服务器负载过高时非常有用。可以快速定位是哪个 Python 程序、Java 服务、数据库进程或其他后台任务消耗了大量资源。

六、实时刷新系统状态

系统监控工具通常不是只执行一次，而是每隔几秒刷新一次状态。

基本思路如下：

  1. 清空终端屏幕
  2. 获取 CPU、内存、磁盘、进程信息
  3. 格式化输出
  4. 休眠指定秒数
  5. 循环执行

清屏函数可以兼容 Windows、Linux 和 macOS：

import os

def clear_screen():
    os.system("cls" if os.name == "nt" else "clear")

循环刷新：

import time

while True:
    clear_screen()
    print("系统状态刷新中...")
    time.sleep(2)

为了方便停止程序，可以捕获 KeyboardInterrupt。用户按 Ctrl + C 时，脚本可以优雅退出。

try:
    while True:
        clear_screen()
        print("系统状态刷新中...")
        time.sleep(2)
except KeyboardInterrupt:
    print("监控已停止")

七、制作一个简易系统监控脚本

下面实现一个完整脚本，功能包括：

  • 显示当前时间
  • 显示 CPU 核心数和 CPU 使用率
  • 显示内存总量、可用内存、内存使用率
  • 显示所有磁盘分区空间
  • 显示 CPU 占用最高的前 5 个进程
  • 每 2 秒自动刷新
  • 支持 Ctrl + C 停止

这个脚本适合用于入门级服务器巡检，也可以继续扩展为告警工具。

八、完整代码

文件名可以保存为 system_monitor.py。

import os
import time
from datetime import datetime

import psutil


REFRESH_INTERVAL = 2
TOP_PROCESS_LIMIT = 5


def format_bytes(size):
    """Convert bytes to a human-readable string."""
    for unit in ["B", "KB", "MB", "GB", "TB"]:
        if size < 1024:
            return f"{size:.2f} {unit}"
        size /= 1024
    return f"{size:.2f} PB"


def clear_screen():
    os.system("cls" if os.name == "nt" else "clear")


def get_cpu_info():
    return {
        "logical_count": psutil.cpu_count(logical=True),
        "physical_count": psutil.cpu_count(logical=False),
        "percent": psutil.cpu_percent(interval=1),
        "per_core": psutil.cpu_percent(interval=None, percpu=True),
    }


def get_memory_info():
    memory = psutil.virtual_memory()
    return {
        "total": memory.total,
        "available": memory.available,
        "used": memory.used,
        "percent": memory.percent,
    }


def get_disk_info():
    disks = []

    for partition in psutil.disk_partitions():
        try:
            usage = psutil.disk_usage(partition.mountpoint)
        except (PermissionError, FileNotFoundError):
            continue

        disks.append(
            {
                "device": partition.device,
                "mountpoint": partition.mountpoint,
                "fstype": partition.fstype,
                "total": usage.total,
                "used": usage.used,
                "free": usage.free,
                "percent": usage.percent,
            }
        )

    return disks


def init_process_cpu_percent():
    for process in psutil.process_iter():
        try:
            process.cpu_percent(interval=None)
        except (psutil.NoSuchProcess, psutil.AccessDenied):
            continue


def get_top_processes(limit=5):
    processes = []

    for process in psutil.process_iter(["pid", "name", "cpu_percent", "memory_percent"]):
        try:
            info = process.info
            processes.append(
                {
                    "pid": info["pid"],
                    "name": info["name"] or "",
                    "cpu_percent": info["cpu_percent"] or 0.0,
                    "memory_percent": info["memory_percent"] or 0.0,
                }
            )
        except (psutil.NoSuchProcess, psutil.AccessDenied, psutil.ZombieProcess):
            continue

    return sorted(processes, key=lambda item: item["cpu_percent"], reverse=True)[:limit]


def print_separator():
    print("-" * 80)


def print_system_status():
    now = datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
    cpu = get_cpu_info()
    memory = get_memory_info()
    disks = get_disk_info()
    top_processes = get_top_processes(TOP_PROCESS_LIMIT)

    print(f"Python psutil 系统监控工具")
    print(f"刷新时间：{now}")
    print_separator()

    print("CPU 信息")
    print(f"物理核心数：{cpu['physical_count']}")
    print(f"逻辑核心数：{cpu['logical_count']}")
    print(f"CPU 总使用率：{cpu['percent']}%")
    print(f"各核心使用率：{', '.join(str(item) + '%' for item in cpu['per_core'])}")
    print_separator()

    print("内存信息")
    print(f"内存总量：{format_bytes(memory['total'])}")
    print(f"已用内存：{format_bytes(memory['used'])}")
    print(f"可用内存：{format_bytes(memory['available'])}")
    print(f"内存使用率：{memory['percent']}%")
    print_separator()

    print("磁盘信息")
    for disk in disks:
        print(
            f"{disk['device']} "
            f"挂载点={disk['mountpoint']} "
            f"文件系统={disk['fstype']} "
            f"总量={format_bytes(disk['total'])} "
            f"已用={format_bytes(disk['used'])} "
            f"剩余={format_bytes(disk['free'])} "
            f"使用率={disk['percent']}%"
        )
    print_separator()

    print(f"CPU 占用最高的前 {TOP_PROCESS_LIMIT} 个进程")
    print(f"{'PID':<10}{'CPU%':<10}{'MEM%':<10}进程名称")
    for process in top_processes:
        print(
            f"{process['pid']:<10}"
            f"{process['cpu_percent']:<10.1f}"
            f"{process['memory_percent']:<10.2f}"
            f"{process['name']}"
        )
    print_separator()
    print(f"每 {REFRESH_INTERVAL} 秒刷新一次，按 Ctrl + C 停止监控")


def main():
    init_process_cpu_percent()

    try:
        while True:
            clear_screen()
            print_system_status()
            time.sleep(REFRESH_INTERVAL)
    except KeyboardInterrupt:
        print("\n监控已停止")


if __name__ == "__main__":
    main()

运行脚本：

python system_monitor.py

如果是在 Linux 服务器上，也可以使用：

python3 system_monitor.py

运行后，终端会每隔 2 秒刷新一次系统状态。

九、脚本扩展方向

这个脚本只是一个基础版本，后续可以继续扩展：

  • 增加 CPU、内存、磁盘阈值判断
  • 超过阈值后发送邮件、钉钉或企业微信告警
  • 将监控数据写入 CSV、SQLite、MySQL 或 InfluxDB
  • 增加网络流量监控
  • 增加指定进程存活检测
  • 使用 argparse 支持命令行参数，例如刷新间隔、进程数量、告警阈值
  • 配合 schedule、cron 或 Windows 任务计划程序实现定时巡检
  • 封装成 Flask/FastAPI 接口，做成 Web 监控面板

例如，增加一个简单的内存告警判断：

import psutil

memory = psutil.virtual_memory()

if memory.percent >= 80:
    print(f"警告：当前内存使用率过高，已达到 {memory.percent}%")

再比如，检查某个关键进程是否存在：

import psutil

target_process = "nginx"
exists = False

for process in psutil.process_iter(["name"]):
    try:
        if target_process.lower() in (process.info["name"] or "").lower():
            exists = True
            break
    except (psutil.NoSuchProcess, psutil.AccessDenied):
        continue

if not exists:
    print(f"警告：进程 {target_process} 未运行")

十、总结

psutil 是 Python 运维自动化中非常实用的系统监控库。它屏蔽了不同操作系统之间的差异，让我们可以用统一的 Python 代码获取 CPU、内存、磁盘和进程信息。

本文完成了一个简易系统监控工具，核心能力包括：

  • 使用 psutil.cpu_percent() 获取 CPU 使用率
  • 使用 psutil.virtual_memory() 获取内存状态
  • 使用 psutil.disk_usage() 和 psutil.disk_partitions() 获取磁盘空间
  • 使用 psutil.process_iter() 获取进程信息
  • 使用循环和清屏实现实时刷新
  • 整合为一个完整可运行的系统监控脚本

对于 Python 运维自动化学习者来说，这类脚本非常适合作为练手项目。它既能帮助理解系统资源指标，也能为后续开发巡检工具、告警工具和监控 Agent 打下基础。

以上就是使用Python+psutil开发一个简易系统监控工具的详细内容，更多关于Python psutil系统监控工具的资料请关注脚本之家其它相关文章！

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