PDH：使用 C++ 蒐集 Windows 上傳下載速度、CPU 使用率、硬碟讀取時間等各種效能資料

大貓咪收錄於 C++

2024-08-25 2024-09-02 約 1873 字預計閱讀 9 分鐘次閱讀 CC BY-NC 4.0

PDH：使用 C++ 蒐集 Windows 上傳下載速度、CPU 使用率、硬碟讀取時間等各種效能資料

我想知道目前電腦的下載速率

所以就跑來研究這個了

廣告 AD

如果想要知道 Windows 系統的各種效能指標，除了打開工作管理員自己查看，也能打開效能監視器來看各種詳細的指標，如下圖這樣。

但其實，我們也可以用程式來獲取效能監視器的各種數據，透過 PDH 函式，我們可以輕易收集效能資料。

PDH

使用 PDH 時會經歷以下步驟：

建立查詢
新增計數器
收集效能資料
輸出效能資料
關閉查詢

建立查詢

我們可以使用 PdhOpenQueryA (ASCII) 或是 PdhOpenQueryW (Unicode) 來開啟 PDH 查詢，或是使用 PdhOpenQuery 來自動選取要用 PdhOpenQueryA 還是 PdhOpenQueryW。

Windows Win32 - PDH 建立查詢

text

PDH_FUNCTION PdhOpenQueryA(
  [in]  LPCSTR     szDataSource,
  [in]  DWORD_PTR  dwUserData,
  [out] PDH_HQUERY *phQuery
);
PDH_FUNCTION PdhOpenQueryW(
  [in]  LPCWSTR    szDataSource,
  [in]  DWORD_PTR  dwUserData,
  [out] PDH_HQUERY *phQuery
);

szDataSource: 查詢的記錄檔名稱，或是使用 NULL 來獲取即時資料。
dwUserData: 要與此查詢建立關聯的使用者定義值，一般給 NULL 就好了。
phQuery: 之後查詢要使用的控制碼。

成功執行的話會回傳 ERROR_SUCCESS，反之則是錯誤代碼，可以至以下兩個網址查詢：

以下為範例：

cpp

HQUERY hQuery = NULL;
PDH_STATUS status = PdhOpenQuery(NULL, NULL, &hQuery);
if (pdhStatus != ERROR_SUCCESS)
{
    printf("PdhOpenQuery failed with 0x%lx\n", pdhStatus);
}

新增計數器

開啟完查詢後，我們可以新增計數器上去了，跟 PdhOpenQuery 一樣有三種，分別為 PdhAddCounterA (ASCII)、PdhAddCounterW (Unicode) 和 PdhAddCounter (自動選取)。

Windows Win32 - PDH 建立查詢
 Windows Win32 - PDH 指定計數器路徑

text

PDH_FUNCTION PdhAddCounterA(
  [in]  PDH_HQUERY   hQuery,
  [in]  LPCSTR       szFullCounterPath,
  [in]  DWORD_PTR    dwUserData,
  [out] PDH_HCOUNTER *phCounter
);
PDH_FUNCTION PdhAddCounterW(
  [in]  PDH_HQUERY   hQuery,
  [in]  LPCWSTR      szFullCounterPath,
  [in]  DWORD_PTR    dwUserData,
  [out] PDH_HCOUNTER *phCounter
);

hQuery: 先前開啟查詢的控制碼。
szFullCounterPath: 計數器的路徑。
dwUserData: 用戶定義值，這個值會成為計數器資訊的一部分。
phCounter: 計數器的控制碼，之後會透過這個來存取資料。

成功執行的話會回傳 ERROR_SUCCESS，反之則是錯誤代碼，可以至以下兩個網址查詢：

以下為範例：

cpp

CONST CHAR* COUNTER_PATH = "\\Network Interface(Killer[TM] Wi-Fi 7 BE1750x 320MHz Wireless Network Adapter [BE200NGW])\\Bytes Received/sec";
HCOUNTER hCounter;
PDH_STATUS status = PdhAddCounter(hQuery, COUNTER_PATH, NULL, &hCounter);
if (pdhStatus != ERROR_SUCCESS)
{
    printf("PdhAddCounter failed with 0x%lx\n", pdhStatus);
}

計數器是透過計數器的路徑來指定的，以下為路徑的組成：

text

\\Computer\PerfObject(ParentInstance/ObjectInstance#InstanceIndex)\Counter

Computer: 查詢效能資料的電腦名稱或是 IP 地址，如果不寫則是指本地電腦。
PerfObject: 要查詢的效能物件，像是處理器、網路介面卡、記憶體等。
ParentInstance: 父實例的名稱，像是執行續的父實例就是 Process，因此要指定 Process 在 ParentInstance。
ObjectInstance: 目標實例的名稱，用上述例子舉例就是執行續。
InstanceIndex: 如果目標實例有多個，則以 InstanceIndex 指定。
Counter: 計數器名稱。

要知道有什麼效能物件和計數器可以使用，可以使用 PdhBrowseCounters 來瀏覽所有的資料。

以下為使用 PdhBrowseCounters 來顯示：

cpp

#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <conio.h>
#include <pdh.h>
#include <pdhmsg.h>

int main(void)
{
    PDH_BROWSE_DLG_CONFIG BrowseDlgData;
    ZeroMemory(&BrowseDlgData, sizeof(PDH_BROWSE_DLG_CONFIG));

    BrowseDlgData.bIncludeInstanceIndex = FALSE;
    BrowseDlgData.bSingleCounterPerAdd = TRUE;
    BrowseDlgData.bSingleCounterPerDialog = TRUE;
    BrowseDlgData.bLocalCountersOnly = FALSE;
    BrowseDlgData.bWildCardInstances = TRUE;
    BrowseDlgData.bHideDetailBox = TRUE;
    BrowseDlgData.bInitializePath = FALSE;
    BrowseDlgData.bDisableMachineSelection = FALSE;
    BrowseDlgData.bIncludeCostlyObjects = FALSE;
    BrowseDlgData.bShowObjectBrowser = FALSE;
    BrowseDlgData.hWndOwner = NULL;
    BrowseDlgData.cchReturnPathLength = PDH_MAX_COUNTER_PATH;
    BrowseDlgData.pCallBack = NULL;
    BrowseDlgData.dwCallBackArg = 0;
    BrowseDlgData.CallBackStatus = ERROR_SUCCESS;
    BrowseDlgData.dwDefaultDetailLevel = PERF_DETAIL_WIZARD;

    PdhBrowseCounters(&BrowseDlgData);

}

收集效能資料

我們可以透過 PdhCollectQueryData 來收集資料，需多的計數器都需要透過兩次的呼叫取得兩次的樣本來計算資料，中間可以用 Sleep 來等待一定的秒數。

Windows Win32 - PDH 收集效能資料

text

PDH_FUNCTION PdhCollectQueryData(
  [in, out] PDH_HQUERY hQuery
);

hQuery: 查詢的控制碼。

成功執行的話會回傳 ERROR_SUCCESS，反之則是錯誤代碼，可以至以下兩個網址查詢：

以下為範例：

cpp

PDH_STATUS pdhStatus;
pdhStatus = PdhCollectQueryData(hQuery);
if (pdhStatus != ERROR_SUCCESS)
{
    printf("PdhCollectQueryData failed with 0x%lx\n", pdhStatus);
}
Sleep(1000);
pdhStatus = PdhCollectQueryData(hQuery);
if (pdhStatus != ERROR_SUCCESS)
{
    printf("PdhCollectQueryData failed with 0x%lx\n", pdhStatus);
}

輸出效能資料

我們可以用 PdhGetFormattedCounterValue 來取得計數器的顯示值。

Windows Win32 - PDH 收集效能資料

text

PDH_FUNCTION PdhGetFormattedCounterValue(
  [in]  PDH_HCOUNTER          hCounter,
  [in]  DWORD                 dwFormat,
  [out] LPDWORD               lpdwType,
  [out] PPDH_FMT_COUNTERVALUE pValue
);

hCounter: 計數器的控制碼。
dwFormat: 輸出的格式。
- PDH_FMT_DOUBLE: 雙精度浮點數。
- PDH_FMT_LARGE: 64 位元整數。
- PDH_FMT_LONG: 長整數。
- PDH_FMT_NOSCALE: 不套用計數器的預設縮放比例。
- PDH_FMT_NOCAP100: 不會限制計數器數值上限為 100。
- PDH_FMT_1000: 實際數值 x 1000。
lpdwType: 接收計數器類型。
pValue: 回傳的數值實例。

成功執行的話會回傳 ERROR_SUCCESS，反之則是錯誤代碼，可以至以下兩個網址查詢：

以下為範例：

cpp

PDH_FMT_COUNTERVALUE pdhValue;
pdhStatus = PdhGetFormattedCounterValue(hCounter, PDH_FMT_LARGE, NULL, &pdhValue);
if (ERROR_SUCCESS != pdhStatus)
{
    printf("PdhGetFormattedCounterValue failed with 0x%lx\n", pdhStatus);
}
std::cout << pdhValue.longValue << std::endl;

關閉查詢

最後我們要呼叫 PdhCloseQuery 來釋放所有與此次查詢有關的資源。

Windows Win32 - PDH 建立查詢

text

PDH_FUNCTION PdhCloseQuery(
  [in] PDH_HQUERY hQuery
);

hQuery: 查詢的控制碼。

成功執行的話會回傳 ERROR_SUCCESS，反之則是錯誤代碼，可以至以下兩個網址查詢：

以下為範例：

cpp

if (hQuery){
  PdhCloseQuery (hQuery);
}

範例

編譯的時候記得要 link pdh.lib，以下為用 MinGW 編譯的範例指令：

shell

g++ test.cpp -o test.exe -Wall -lpdh

以下為查詢 Wifi 網卡的每秒接收流量的完整範例：

cpp

#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <pdh.h>
#include <pdhmsg.h>

#include <iostream>

CONST char *COUNTER_PATH = "\\Network Interface(Killer[TM] Wi-Fi 7 BE1750x 320MHz Wireless Network Adapter [BE200NGW])\\Bytes Received/sec";
CONST ULONG SAMPLE_INTERVAL_MS = 1000;

int main(int argc, char **argv)
{
    HQUERY hQuery = NULL;
    PDH_STATUS pdhStatus;
    HCOUNTER hCounter;

    // 打開查詢
    pdhStatus = PdhOpenQuery(NULL, 0, &hQuery);
    if (pdhStatus != ERROR_SUCCESS)
    {
        printf("PdhOpenQuery failed with 0x%lx\n", pdhStatus);
        goto cleanup;
    }

    // 新增計數器
    pdhStatus = PdhAddCounter(hQuery,
                              COUNTER_PATH,
                              0,
                              &hCounter);
    if (pdhStatus != ERROR_SUCCESS)
    {
        printf("PdhAddCounter failed with 0x%lx\n", pdhStatus);
        goto cleanup;
    }

    // 收集資料
    pdhStatus = PdhCollectQueryData(hQuery);

    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        pdhStatus = PdhCollectQueryData(hQuery);
        if (ERROR_SUCCESS != pdhStatus)
        {
            printf("PdhCollectQueryData failed with 0x%lx\n", pdhStatus);
            goto cleanup;
        }

        // 輸出資料
        PDH_FMT_COUNTERVALUE pdhValue;
        pdhStatus = PdhGetFormattedCounterValue(hCounter, PDH_FMT_LARGE, NULL, &pdhValue);
        if (ERROR_SUCCESS != pdhStatus)
        {
            printf("PdhGetFormattedCounterValue failed with 0x%lx\n", pdhStatus);
            goto cleanup;
        }
        std::cout << pdhValue.longValue << std::endl;

        // 等待秒數
        Sleep(SAMPLE_INTERVAL_MS);
    }

cleanup:

    // 關閉查詢
    if (hQuery)
    {
        PdhCloseQuery(hQuery);
    }
}

Network Speed Chart

有了數據之後，我就想要製作成圖表，因此我用 imgui 和 implot 製作了一個 exe，打開之後會顯示一個視窗，顯示著當前網路的上傳速度和下載速度。

Reference

廣告 AD

目錄

目錄

PDH：使用 C++ 蒐集 Windows 上傳下載速度、CPU 使用率、硬碟讀取時間等各種效能資料

PDH

建立查詢

新增計數器

收集效能資料

輸出效能資料

關閉查詢

範例

Network Speed Chart

Reference

目錄

PDH：使用 C++ 蒐集 Windows 上傳下載速度、CPU 使用率、硬碟讀取時間等各種效能資料

PDH

建立查詢

新增計數器

收集效能資料

輸出效能資料

關閉查詢

範例

Network Speed Chart

Reference

Windows: 透過右鍵功能表快速執行 Python 程式

加速 C++ Template 編譯時間：優化編譯效率的方法

如何為你的 C++ 執行檔添加一個獨特的 Icon

C/C++ 語言：如何找最大公因數和最小公倍數

Uftrace：profiling 剖析程式的好工具，找出程式耗時的地方