cgroup及cgroup2下CPU与内存使用率统计方案问询

我负责的系统需要定期监控以下资源使用情况：

• CPU相对使用率（百分比）
• 内存绝对使用量（GB）

现有Python实现方案：

• 系统级统计：使用psutil库的psutil.cpu_percent()和psutil.virtual_memory()方法
• cgroup v1统计：直接读取相关文件获取数据，包括：
  • CPU相关：cpu.cfs_period_us、cpu.cfs_quota_us、cpuacct.usage
  • 内存相关：memory.usage_in_bytes、memory.limit_in_bytes

问题1：直接读取文件的cgroup v1实现是否可行？ #

可行，但需要注意几个关键细节：

• 权限问题：读取/sys/fs/cgroup下的文件需要对应权限，一般进程处于目标cgroup内或拥有系统权限即可读取
• 数据计算逻辑：cpuacct.usage是累计CPU使用时间，需要两次采样计算时间差才能得到使用率
• 异常处理：要处理文件不存在、读取失败的场景（比如cgroup未挂载、配置被修改）

问题2：若不可行，有无便捷工具可获取此类信息？ #

如果直接读文件的维护成本过高，可以用以下工具/库替代：

• psutil：psutil已原生支持cgroup v1资源统计，无需手动读文件，调用psutil.Process().cgroup()结合相关方法即可获取CPU、内存数据
• cgroup-tools：Linux官方工具集，cgget、cgsnapshot可直接查询cgroup资源数据，Python可通过子进程调用并解析输出
• pycgroup：libcgroup的Python绑定，能更优雅地操作cgroup资源

问题3：若可行，如何适配cgroup2？ #

cgroup2采用统一单层级结构，不再按资源类型划分子目录，需调整读取路径和字段：

核心适配逻辑 #

1. 判断cgroup版本：
   • 检查/sys/fs/cgroup/cgroup.controllers是否存在，存在则为cgroup2；否则通过是否存在多资源子目录（如cpu,cpuacct）判断为cgroup v1
2. CPU统计适配：
   • 使用率计算：读取cpu.stat文件，其中usage_usec为累计CPU使用时间（微秒），需两次采样计算时间差；结合cpu.max文件的配额（格式为quota period，如100000 100000代表1核）计算相对使用率
   • 配额信息：cpu.max中值为max表示无限制
3. 内存统计适配：
   • 使用量：读取memory.current文件（单位字节），转换为GB即可
   • 限制值：读取memory.max文件，值为max表示无限制
4. 路径处理：
   • 进程所属cgroup路径可从/proc/self/cgroup获取，格式为0::/path/to/cgroup，提取路径后拼接至/sys/fs/cgroup即可

环境挂载信息 #

Ubuntu 20.04的cgroup挂载信息

$ cat /proc/mounts | grep cgroup
tmpfs /sys/fs/cgroup tmpfs ro,nosuid,nodev,noexec,mode=755 0 0
cgroup2 /sys/fs/cgroup/unified cgroup2 rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,nsdelegate 0 0
cgroup /sys/fs/cgroup/systemd cgroup rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,xattr,name=systemd 0 0
cgroup /sys/fs/cgroup/rdma cgroup rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,rdma 0 0
cgroup /sys/fs/cgroup/cpuset cgroup rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,cpuset 0 0
cgroup /sys/fs/cgroup/devices cgroup rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,devices 0 0
cgroup /sys/fs/cgroup/perf_event cgroup rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,perf_event 0 0
cgroup /sys/fs/cgroup/freezer cgroup rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,freezer 0 0
cgroup /sys/fs/cgroup/pids cgroup rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,pids 0 0
cgroup /sys/fs/cgroup/memory cgroup rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,memory 0 0
cgroup /sys/fs/cgroup/net_cls,net_prio cgroup rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,net_cls,net_prio 0 0
cgroup /sys/fs/cgroup/blkio cgroup rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,blkio 0 0
cgroup /sys/fs/cgroup/cpu,cpuacct cgroup rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,cpu,cpuacct 0 0
cgroup /sys/fs/cgroup/hugetlb cgroup rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,hugetlb 0 0

Ubuntu 22.04的cgroup2挂载信息

$ cat /proc/mounts | grep cgroup
cgroup2 /sys/fs/cgroup cgroup2 rw,nosuid,nodev,noexec,relatime 0 0

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Jakub Kuszneruk