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Linux PSI 触发器如何在压力超过阈值时通知进程

来源:17golang原创 2026-10-09 03:49:05 0浏览 收藏

服务延迟偶尔尖刺,但每十秒读取一次 /proc/pressure/memory 时,avg10 又不算高,这类问题很容易被平均值掩盖。Linux PSI 触发器提供了更直接的办法:把“某个时间窗口内允许的累计停顿上限”写入对应压力文件,再让进程用 poll() 等待 POLLPRI 事件。

例如 some 300000 2000000 表示:在任意 2 秒窗口内,只要部分任务因该资源累计停顿达到 300 毫秒,就唤醒监听进程。数值单位都是微秒,trigger 与用于等待通知的文件描述符绑定,关闭该描述符后监视自动注销。

Linux 内核文档:https://docs.kernel.org/accounting/psi.html

实践要点
  • 系统级 PSI 接口位于 /proc/pressure/cpu、memory 和 io。
  • trigger 格式为 。
  • 打开文件后写入 trigger,再在同一个文件描述符上监听 POLLPRI。
  • 每个 trigger 必须使用独立文件描述符;已绑定 trigger 的描述符再次写入会得到 EBUSY。
  • 通知最多每个跟踪窗口一次,适合触发降载策略,不适合当高频采样器。

现场:平均值正常,短时停顿却拖慢了请求

一次内存回收压力导致请求尾延迟突然升高,应用层监控只看到几秒钟的抖动。事后查看 PSI 的 avg60 和 avg300,数字已经被更长窗口摊薄;如果告警只盯这些趋势值,短时但剧烈的资源争用可能不会触发动作。

PSI 的 total 能累计绝对停顿时间,但定时读取仍存在采样间隔。trigger 的价值在于把判定放进内核:当指定窗口内的 PSI 信号增长超过阈值,内核唤醒已经在等待的用户态进程,进程再决定记录快照、暂停低优先级任务、迁移负载或启动降载。

指标表示什么常见用途
some至少有部分任务因资源不足而停顿捕获局部延迟、吞吐下降
full所有非空闲任务同时因该资源停顿识别接近 thrashing 的严重压力
avg10/60/300最近 10、60、300 秒的停顿占比趋势看持续性与长期容量
total累计绝对停顿时间,单位微秒自定义窗口与尖刺分析

系统级 CPU 的 full 没有定义;内核为了兼容会报告零。监控 CPU 时通常选择 some,而内存与 I/O 可以根据业务容忍度选择 some 或 full。

PSI 触发器到底绑定了哪些对象

触发器不是写完字符串就独立存在的全局配置。它绑定到本次 open() 得到的文件描述符。程序把阈值写入描述符后,继续保留它,并用 select()、poll() 或 epoll() 等待事件;关闭描述符,trigger 就随之注销。

Linux PSI 压力文件、trigger、文件描述符、内核监视器与用户进程的静态依赖关系图
图1:资源压力文件与 trigger 共同绑定到独立文件描述符,内核 PSI monitor 通过该描述符向用户态监控进程提供 POLLPRI 事件。

因此两个不同阈值不能复用同一个文件描述符。即使都监控 /proc/pressure/memory,也要分别调用两次 open()。在已经绑定 trigger 的描述符上再次 write(),内核会返回 EBUSY。

把阈值写成“累计停顿量 + 观察窗口”

trigger 不是 CPU 利用率或内存使用率百分比,而是指定窗口内的累计停顿时间。格式只有三个字段:

some 300000 2000000

这表示监控 some 压力,在 2,000,000 微秒的窗口内,累计停顿达到 300,000 微秒时触发。换成比例理解约为 15%,但内核接口接收的是两个微秒数,不是百分比。

选择参数时先从业务 SLO 反推。例如接口允许 2 秒内最多因内存压力损失 300 毫秒,就用上面的值。不要直接照搬别人的阈值;同一个停顿比例对在线请求、批处理和后台压缩任务的影响不同。

参数内核约束或含义配置提醒
stall_us窗口内累计停顿阈值,微秒应小于等于窗口长度
window_us跟踪窗口,内核接受 500ms 到 10s无特权用户需使用 2s 的整数倍
更新频率停顿期间按每窗口 10 次跟踪信号增长最短更新约 50ms,最长约 1s
通知频率最多每个跟踪窗口通知一次响应逻辑要容忍合并事件

用 poll 等待 POLLPRI 通知

下面是一个独立的内存 PSI 监听器。它使用 2 秒窗口,便于普通用户在满足系统权限的情况下注册;当 some 累计停顿超过 300 毫秒时,poll() 返回 POLLPRI。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main(void) {
    const char *path = "/proc/pressure/memory";
    const char trigger[] = "some 300000 2000000";

    // 读写模式用于注册 trigger,NONBLOCK 避免文件操作意外阻塞
    int fd = open(path, O_RDWR | O_NONBLOCK);
    if (fd 

编译和启动可以保持很简单:

# 编译为独立监听器;-Wall/-Wextra 用于暴露常见 C 错误
cc -O2 -Wall -Wextra psi-watch.c -o psi-watch

# 前台运行,便于由 systemd 或其他监督器接管生命周期
./psi-watch

如果 /proc/pressure 不存在,先确认内核是否启用 PSI,而不是循环重试打开文件。生产程序还应把事件交给有去抖、冷却时间和幂等性的策略模块,避免一次持续压力触发多次昂贵动作。

触发后应该做什么,而不只是打印一行日志

内核只负责告诉你阈值被越过,不知道业务该牺牲什么。在线服务可以减少接入并发、暂停低优先级队列、缩短缓存回填批次;批处理平台可以冻结可重启任务;节点代理可以记录进程、内存回收和 I/O 快照,再把状态上报给调度器。

Linux PSI 的 some/full、停顿阈值、时间窗口、POLLPRI 与降载策略静态关系图
图2:some/full、停顿量和窗口共同定义触发条件;内核监视约束通知频率,POLLPRI 只把事件交给用户态策略,不直接决定降载动作。

建议把响应分成两层:

  • 快速层:只记录事件时间、资源类型、阈值和当前动作,立即返回 poll()。
  • 策略层:结合连续触发次数、业务延迟和冷却时间,决定限流、暂停、迁移或恢复。

这样可以避免监控进程自己在压力最重时执行大量诊断,反过来加剧资源争用。

从系统级扩展到 cgroup v2

当内核启用 CONFIG_CGROUPS=y 并挂载 cgroup v2 后,每个 cgroup 目录都有 cpu.pressure、memory.pressure 和 io.pressure。这些文件的格式与系统级 PSI 相同,trigger 的注册和 poll() 用法也一致。

// 只监控目标服务 cgroup 的内存压力,避免整机噪声掩盖业务边界
const char *path = "/sys/fs/cgroup/my-service/memory.pressure";

注意 cgroup 被删除时,等待中的描述符可能报告 POLLERR。监控代理应结束旧监听,再由上层发现新的 cgroup 路径并重新注册,而不是继续在失效描述符上等待。

常见失败与排查顺序

  1. 打开失败:检查 PSI 接口是否存在、路径是否属于预期 cgroup,以及进程权限。
  2. 写入返回 EINVAL:核对 some/full 拼写、微秒单位、窗口范围和无特权用户的 2 秒倍数要求。
  3. 写入返回 EBUSY:该文件描述符已经绑定一个 trigger,为新 trigger 重新 open()。
  4. 一直没有事件:确认资源类型选对、阈值没有高于真实停顿、程序确实在同一描述符上 poll。
  5. 事件后动作过多:记住内核已按窗口限频,但策略层仍需冷却时间和幂等控制。
  6. 收到 POLLERR:把事件源视为失效,关闭描述符并重建监控对象。

相关问题

PSI trigger 能直接设置百分比阈值吗?

不能。接口接收累计停顿微秒数和窗口微秒数。可以先按业务目标换算比例,再把结果写成两个绝对时间值。

同一个压力文件能注册多个 trigger 吗?

可以,但每个 trigger 必须使用单独的文件描述符。一个描述符上已有 trigger 时再次写入会返回 EBUSY。

为什么普通用户写 1 秒窗口会失败?

内核文档规定,无特权用户的窗口长度必须是 2 秒的整数倍,以限制监控开销。需要普通用户运行时,可从 2 秒窗口开始设计阈值。

PSI 触发器可以替代 avg10 告警吗?

不完全替代。trigger 适合捕获指定窗口内的尖刺并触发动作,avg10/60/300 更适合观察持续趋势和容量变化,两者结合更完整。

监听 CPU 压力时应该用 some 还是 full?

系统级 CPU 的 full 未定义并保持为零,通常使用 some。cgroup 场景仍应先根据内核和工作负载语义核对指标,再设置阈值。

这次排障真正补上的不是一条告警,而是从“定时看平均值”到“让内核按业务窗口通知”的机制。把 trigger、独立文件描述符和 POLLPRI 监听固定下来,再把降载策略放到有冷却和幂等控制的模块里,短时资源压力才不会继续悄悄穿过监控。

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