[備忘録] psutilではじめるPythonシステム監視

はじめに

システムのリソース監視やプロセス管理を行いたい場面で、Pythonのpsutilライブラリは非常に強力なツールです。CPU使用率、メモリ使用量、ディスク容量、ネットワーク統計、プロセス情報など、システムの様々な情報を簡単に取得できます。

この記事では、psutilでできることを体系的に紹介し、実際に動作するサンプルコードとともに解説します。著者はgoogle colabで動作確認しました。

インストール

pip install psutil

1. システムリソース監視

CPU情報の取得

import psutil
import time

def monitor_cpu():
    """CPU使用率とコア情報を監視"""
    print("=== CPU情報 ===")
    
    # 物理・論理コア数
    print(f"物理コア数: {psutil.cpu_count(logical=False)}")
    print(f"論理コア数: {psutil.cpu_count(logical=True)}")
    
    # CPU使用率（全体）
    cpu_percent = psutil.cpu_percent(interval=1)
    print(f"CPU使用率: {cpu_percent}%")
    
    # コア別使用率
    cpu_per_core = psutil.cpu_percent(interval=1, percpu=True)
    for i, percent in enumerate(cpu_per_core):
        print(f"コア{i}: {percent}%")
    
    # CPU周波数
    freq = psutil.cpu_freq()
    if freq:
        print(f"CPU周波数: {freq.current:.2f}MHz")
    
    # CPU統計情報
    stats = psutil.cpu_stats()
    print(f"コンテキストスイッチ: {stats.ctx_switches}")
    print(f"割り込み: {stats.interrupts}")

if __name__ == "__main__":
    monitor_cpu()

メモリ情報の取得

def monitor_memory():
    """メモリ使用量を監視"""
    print("\n=== メモリ情報 ===")
    
    # 仮想メモリ
    virtual_mem = psutil.virtual_memory()
    print(f"総メモリ: {virtual_mem.total / (1024**3):.2f} GB")
    print(f"使用中: {virtual_mem.used / (1024**3):.2f} GB")
    print(f"空き: {virtual_mem.available / (1024**3):.2f} GB")
    print(f"使用率: {virtual_mem.percent}%")
    
    # スワップメモリ
    swap_mem = psutil.swap_memory()
    print(f"スワップ総容量: {swap_mem.total / (1024**3):.2f} GB")
    print(f"スワップ使用中: {swap_mem.used / (1024**3):.2f} GB")
    print(f"スワップ使用率: {swap_mem.percent}%")

monitor_memory()

ディスク情報の取得

def monitor_disk():
    """ディスク使用量とI/O統計を監視"""
    print("\n=== ディスク情報 ===")
    
    # 全パーティション情報
    partitions = psutil.disk_partitions()
    for partition in partitions:
        print(f"デバイス: {partition.device}")
        print(f"マウントポイント: {partition.mountpoint}")
        print(f"ファイルシステム: {partition.fstype}")
        
        try:
            # ディスク使用量
            disk_usage = psutil.disk_usage(partition.mountpoint)
            print(f"  総容量: {disk_usage.total / (1024**3):.2f} GB")
            print(f"  使用中: {disk_usage.used / (1024**3):.2f} GB")
            print(f"  空き: {disk_usage.free / (1024**3):.2f} GB")
            print(f"  使用率: {(disk_usage.used / disk_usage.total) * 100:.1f}%")
        except PermissionError:
            print("  アクセス許可がありません")
        print()
    
    # ディスクI/O統計
    disk_io = psutil.disk_io_counters()
    if disk_io:
        print("=== ディスクI/O統計 ===")
        print(f"読み取りバイト数: {disk_io.read_bytes / (1024**2):.2f} MB")
        print(f"書き込みバイト数: {disk_io.write_bytes / (1024**2):.2f} MB")
        print(f"読み取り回数: {disk_io.read_count}")
        print(f"書き込み回数: {disk_io.write_count}")

monitor_disk()

2. ネットワーク監視

def monitor_network():
    """ネットワーク統計とインターフェース情報を監視"""
    print("\n=== ネットワーク情報 ===")
    
    # ネットワークI/O統計
    net_io = psutil.net_io_counters()
    print(f"送信バイト数: {net_io.bytes_sent / (1024**2):.2f} MB")
    print(f"受信バイト数: {net_io.bytes_recv / (1024**2):.2f} MB")
    print(f"送信パケット数: {net_io.packets_sent}")
    print(f"受信パケット数: {net_io.packets_recv}")
    
    # インターフェース別統計
    net_io_per_if = psutil.net_io_counters(pernic=True)
    print("\n=== インターフェース別統計 ===")
    for interface, stats in net_io_per_if.items():
        print(f"{interface}:")
        print(f"  送信: {stats.bytes_sent / (1024**2):.2f} MB")
        print(f"  受信: {stats.bytes_recv / (1024**2):.2f} MB")
    
    # ネットワーク接続情報
    connections = psutil.net_connections()
    print(f"\n接続数: {len(connections)}")
    
    # アクティブな接続（最初の5つ）
    print("\n=== アクティブな接続（上位5つ） ===")
    for i, conn in enumerate(connections[:5]):
        if conn.status == 'ESTABLISHED':
            print(f"PID: {conn.pid}, {conn.laddr} -> {conn.raddr}")

monitor_network()

3. プロセス管理

def monitor_processes():
    """プロセス情報を監視・管理"""
    print("\n=== プロセス情報 ===")
    
    # 実行中のプロセス数
    print(f"実行中のプロセス数: {len(psutil.pids())}")
    
    # CPU使用率の高いプロセス（上位5つ）
    print("\n=== CPU使用率の高いプロセス ===")
    processes = []
    for proc in psutil.process_iter(['pid', 'name', 'cpu_percent']):
        try:
            processes.append(proc.info)
        except (psutil.NoSuchProcess, psutil.AccessDenied):
            pass
    
    # CPU使用率でソート
    processes.sort(key=lambda x: x['cpu_percent'] or 0, reverse=True)
    
    for proc in processes[:5]:
        print(f"PID: {proc['pid']}, Name: {proc['name']}, CPU: {proc['cpu_percent']}%")
    
    # メモリ使用量の高いプロセス
    print("\n=== メモリ使用量の高いプロセス ===")
    processes = []
    for proc in psutil.process_iter(['pid', 'name', 'memory_percent']):
        try:
            processes.append(proc.info)
        except (psutil.NoSuchProcess, psutil.AccessDenied):
            pass
    
    # メモリ使用率でソート
    processes.sort(key=lambda x: x['memory_percent'] or 0, reverse=True)
    
    for proc in processes[:5]:
        print(f"PID: {proc['pid']}, Name: {proc['name']}, Memory: {proc['memory_percent']:.2f}%")

monitor_processes()

特定プロセスの詳細情報

def process_details(pid):
    """特定のプロセスの詳細情報を取得"""
    try:
        proc = psutil.Process(pid)
        
        print(f"\n=== プロセス詳細 (PID: {pid}) ===")
        print(f"名前: {proc.name()}")
        print(f"実行ファイル: {proc.exe()}")
        print(f"コマンドライン: {' '.join(proc.cmdline())}")
        print(f"状態: {proc.status()}")
        print(f"作成日時: {proc.create_time()}")
        print(f"CPU使用率: {proc.cpu_percent()}%")
        print(f"メモリ使用率: {proc.memory_percent():.2f}%")
        
        # メモリ情報
        memory_info = proc.memory_info()
        print(f"RSS: {memory_info.rss / (1024**2):.2f} MB")
        print(f"VMS: {memory_info.vms / (1024**2):.2f} MB")
        
        # ファイルハンドル
        print(f"開いているファイル数: {proc.num_fds()}")
        
    except psutil.NoSuchProcess:
        print(f"PID {pid} のプロセスは存在しません")
    except psutil.AccessDenied:
        print(f"PID {pid} のプロセスにアクセスできません")

# 例: 現在のPythonプロセスの詳細
import os
process_details(os.getpid())

4. システム監視ダッシュボード

実用的な監視ダッシュボードを作成してみましょう。

def system_dashboard():
    """システム監視ダッシュボード"""
    import datetime
    
    print("=" * 60)
    print(f"システム監視ダッシュボード - {datetime.datetime.now().strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')}")
    print("=" * 60)
    
    # システム情報
    print("\n【システム情報】")
    boot_time = psutil.boot_time()
    boot_time_str = datetime.datetime.fromtimestamp(boot_time).strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')
    print(f"起動時刻: {boot_time_str}")
    print(f"稼働時間: {datetime.datetime.now() - datetime.datetime.fromtimestamp(boot_time)}")
    
    # CPU情報
    print("\n【CPU】")
    cpu_percent = psutil.cpu_percent(interval=1)
    print(f"使用率: {cpu_percent}%")
    
    # メモリ情報
    print("\n【メモリ】")
    memory = psutil.virtual_memory()
    print(f"使用率: {memory.percent}%")
    print(f"使用中: {memory.used / (1024**3):.2f}GB / {memory.total / (1024**3):.2f}GB")
    
    # ディスク情報
    print("\n【ディスク】")
    disk = psutil.disk_usage('/')
    print(f"使用率: {(disk.used / disk.total) * 100:.1f}%")
    print(f"使用中: {disk.used / (1024**3):.2f}GB / {disk.total / (1024**3):.2f}GB")
    
    # ネットワーク情報
    print("\n【ネットワーク】")
    net_io = psutil.net_io_counters()
    print(f"送信: {net_io.bytes_sent / (1024**2):.2f}MB")
    print(f"受信: {net_io.bytes_recv / (1024**2):.2f}MB")
    
    # プロセス数
    print("\n【プロセス】")
    print(f"実行中: {len(psutil.pids())}")
    
    print("=" * 60)

# 継続的な監視
def continuous_monitoring(interval=5):
    """継続的なシステム監視"""
    try:
        while True:
            system_dashboard()
            time.sleep(interval)
    except KeyboardInterrupt:
        print("\n監視を終了します")

# 使用例
if __name__ == "__main__":
    # 1回実行
    system_dashboard()
    
    # 継続監視（5秒間隔）
    # continuous_monitoring(5)

5. 使用例

リソース使用量アラート

def resource_alert():
    """リソース使用量が閾値を超えた場合にアラートを発行"""
    
    # 閾値設定
    CPU_THRESHOLD = 80  # CPU使用率80%以上
    MEMORY_THRESHOLD = 85  # メモリ使用率85%以上
    DISK_THRESHOLD = 90  # ディスク使用率90%以上
    
    alerts = []
    
    # CPU使用率チェック
    cpu_percent = psutil.cpu_percent(interval=1)
    if cpu_percent > CPU_THRESHOLD:
        alerts.append(f"⚠️ CPU使用率が高いです: {cpu_percent}%")
    
    # メモリ使用率チェック
    memory = psutil.virtual_memory()
    if memory.percent > MEMORY_THRESHOLD:
        alerts.append(f"⚠️ メモリ使用率が高いです: {memory.percent}%")
    
    # ディスク使用率チェック
    disk = psutil.disk_usage('/')
    disk_percent = (disk.used / disk.total) * 100
    if disk_percent > DISK_THRESHOLD:
        alerts.append(f"⚠️ ディスク使用率が高いです: {disk_percent:.1f}%")
    
    # アラート表示
    if alerts:
        print("\n🚨 システムアラート 🚨")
        for alert in alerts:
            print(alert)
    else:
        print("✅ システムは正常です")

resource_alert()

まとめ

Pythonのpsutilライブラリを使えば、システム情報の取得や監視を簡単に行うことができます。この記事で紹介した機能を組み合わせることで、以下のような実用的なツールを構築できます。

システム監視ツール, パフォーマンスの分析, リソース使用量に応じたアラート通知, プロセスの管理, 定期的なシステム情報のレポート出力

また、psutilはWindows、macOS、Linuxの各プラットフォームに対応しており、同じコードを複数の環境で再利用できる点も大きな強みです。システム管理やDevOpsの自動化において、非常に頼れるライブラリと言えるでしょう。

まずは実際にコードを動かして、自分の用途に合ったシステム監視ツールを作ってみてはいかがでしょうか。

参考情報