glchat/internal/sysinfo/sysinfo.go

// Package sysinfo читает нагрузку хоста и контейнера для дашборда инстанса:
// процессор, память, диск и размеры файлов. Значения берутся из cgroup v2
// (контейнер ограничен профилем установки), а если лимитов нет — из /proc.
package sysinfo

import (
	"bufio"
	"errors"
	"fmt"
	"math"
	"os"
	"path/filepath"
	"runtime"
	"strconv"
	"strings"
	"sync"
	"syscall"
	"time"
)

// userHZ — тиков в секунду для /proc/stat: в Linux это всегда 100, независимо
// от CONFIG_HZ ядра.
const userHZ = 100

// Paths — пути к источникам данных. Вынесены в структуру, чтобы тесты
// подменяли их временными файлами, а не зависели от окружения.
type Paths struct {
	ProcStat  string
	MemInfo   string
	CgroupDir string
	WallClock func() time.Time
}

// DefaultPaths возвращает источники по умолчанию для Linux-контейнера.
func DefaultPaths() Paths {
	return Paths{
		ProcStat:  "/proc/stat",
		MemInfo:   "/proc/meminfo",
		CgroupDir: "/sys/fs/cgroup",
		WallClock: time.Now,
	}
}

// CPUSample — снимок процессорного времени.
type CPUSample struct {
	// UsageMicros — накопленное использованное время.
	UsageMicros float64
	// TotalMicros — накопленное доступное время (режим хоста); в режиме
	// cgroup не используется, там ёмкость считается по квоте и времени.
	TotalMicros float64
	// QuotaPerSecond — доступное время в микросекундах за секунду (cgroup).
	QuotaPerSecond float64
	At             time.Time
}

// Sampler считает загрузку процессора между вызовами: вызовы раз в секунду
// дают нагрузку за последнюю секунду, редкие вызовы — среднее за паузу.
type Sampler struct {
	paths Paths
	// host заставляет считать нагрузку всей машины (/proc/stat), даже когда
	// у контейнера есть лимиты: дашборд показывает оба ряда.
	host bool

	mu   sync.Mutex
	last *CPUSample
}

// NewSampler создаёт сэмплер процессорного времени: cgroup контейнера, а при
// отсутствии лимитов — вся машина.
func NewSampler(paths Paths) *Sampler {
	return &Sampler{paths: paths}
}

// NewHostSampler создаёт сэмплер нагрузки всей машины: нужен для второго ряда
// дашборда, когда контейнер ограничен профилем.
func NewHostSampler(paths Paths) *Sampler {
	return &Sampler{paths: paths, host: true}
}

// CPUPercent возвращает загрузку в процентах от доступного времени и число
// ядер. Первый вызов без предыдущего снимка возвращает 0: дельты ещё нет.
func (s *Sampler) CPUPercent() (percent float64, cores float64, source string, err error) {
	sample, cores, source, err := s.readCPU()
	if err != nil {
		return 0, cores, source, err
	}

	s.mu.Lock()
	previous := s.last
	s.last = &sample
	s.mu.Unlock()

	if previous == nil {
		return 0, cores, source, nil
	}
	used := sample.UsageMicros - previous.UsageMicros
	if used < 0 {
		used = 0
	}
	elapsed := sample.At.Sub(previous.At).Seconds()
	if elapsed <= 0 {
		return 0, cores, source, nil
	}

	var capacity float64
	if sample.QuotaPerSecond > 0 {
		// Контейнер с лимитом: доступное время = квота × прошедшее время.
		capacity = sample.QuotaPerSecond * elapsed
	} else {
		// Вся машина: доступное время = прирост суммарных тиков всех ядер.
		capacity = sample.TotalMicros - previous.TotalMicros
	}
	if capacity <= 0 {
		return 0, cores, source, nil
	}
	return used / capacity * 100, cores, source, nil
}

// readCPU предпочитает cgroup v2: он показывает нагрузку контейнера и его
// лимит, а /proc/stat — всю машину целиком.
func (s *Sampler) readCPU() (CPUSample, float64, string, error) {
	if !s.host {
		if sample, cores, ok := s.readCgroupCPU(); ok {
			return sample, cores, "cgroup", nil
		}
	}
	sample, cores, err := s.readProcStat()
	if err != nil {
		return CPUSample{}, 0, "", err
	}
	return sample, cores, "host", nil
}

// readCgroupCPU читает cpu.stat и cpu.max (cgroup v2). Квота задаётся парой
// «quota period»; значение «max» означает отсутствие лимита.
func (s *Sampler) readCgroupCPU() (CPUSample, float64, bool) {
	usage, err := readMicros(filepath.Join(s.paths.CgroupDir, "cpu.stat"), "usage_usec")
	if err != nil {
		return CPUSample{}, 0, false
	}
	cores, ok := s.cpuQuota()
	if !ok {
		return CPUSample{}, 0, false
	}
	return CPUSample{
		UsageMicros:    usage,
		QuotaPerSecond: cores * 1e6,
		At:             s.now(),
	}, cores, true
}

// cpuQuota возвращает число доступных ядер по cpu.max.
func (s *Sampler) cpuQuota() (float64, bool) {
	raw, err := os.ReadFile(filepath.Join(s.paths.CgroupDir, "cpu.max"))
	if err != nil {
		return 0, false
	}
	fields := strings.Fields(string(raw))
	if len(fields) != 2 || fields[0] == "max" {
		return 0, false
	}
	quota, err := strconv.ParseFloat(fields[0], 64)
	if err != nil {
		return 0, false
	}
	period, err := strconv.ParseFloat(fields[1], 64)
	if err != nil || period <= 0 {
		return 0, false
	}
	cores := quota / period
	if cores <= 0 {
		return 0, false
	}
	return cores, true
}

// readProcStat считает загрузку всей машины по первой строке /proc/stat.
func (s *Sampler) readProcStat() (CPUSample, float64, error) {
	file, err := os.Open(s.paths.ProcStat)
	if err != nil {
		return CPUSample{}, 0, fmt.Errorf("sysinfo.cpu: %w", err)
	}
	defer func() { _ = file.Close() }()

	scanner := bufio.NewScanner(file)
	for scanner.Scan() {
		fields := strings.Fields(scanner.Text())
		if len(fields) < 5 || fields[0] != "cpu" {
			continue
		}
		var total, idle float64
		for index, field := range fields[1:] {
			value, err := strconv.ParseFloat(field, 64)
			if err != nil {
				return CPUSample{}, 0, fmt.Errorf("sysinfo.cpu: %w", err)
			}
			total += value
			// idle и iowait — время, когда процессор не работал.
			if index == 3 || index == 4 {
				idle += value
			}
		}
		if total <= 0 {
			return CPUSample{}, 0, errors.New("sysinfo.cpu: пустой счётчик")
		}
		return CPUSample{
			UsageMicros: ticksToMicros(total - idle),
			TotalMicros: ticksToMicros(total),
			At:          s.now(),
		}, float64(runtime.NumCPU()), nil
	}
	if err := scanner.Err(); err != nil {
		return CPUSample{}, 0, fmt.Errorf("sysinfo.cpu: %w", err)
	}
	return CPUSample{}, 0, errors.New("sysinfo.cpu: строка cpu не найдена")
}

func (s *Sampler) now() time.Time {
	if s.paths.WallClock == nil {
		return time.Now()
	}
	return s.paths.WallClock()
}

// Memory — занятая и доступная память в байтах.
type Memory struct {
	UsedBytes  int64
	TotalBytes int64
	Source     string
}

// Percent возвращает заполнение памяти в процентах.
func (m Memory) Percent() float64 {
	if m.TotalBytes <= 0 {
		return 0
	}
	return float64(m.UsedBytes) / float64(m.TotalBytes) * 100
}

// ReadMemory отдаёт лимит и потребление контейнера (cgroup v2), а при его
// отсутствии — память всей машины по /proc/meminfo.
func ReadMemory(paths Paths) (Memory, error) {
	if memory, ok := readCgroupMemory(paths.CgroupDir); ok {
		return memory, nil
	}
	return readMemInfo(paths.MemInfo)
}

// ReadHostMemory всегда читает память всей машины (/proc/meminfo): второй ряд
// дашборда показывает хост даже при лимитах контейнера.
func ReadHostMemory(paths Paths) (Memory, error) {
	return readMemInfo(paths.MemInfo)
}

func readCgroupMemory(dir string) (Memory, bool) {
	current, err := readInt(filepath.Join(dir, "memory.current"))
	if err != nil {
		return Memory{}, false
	}
	total, err := readInt(filepath.Join(dir, "memory.max"))
	if err != nil || total <= 0 {
		// memory.max = "max" или файла нет: лимит не выставлен.
		return Memory{}, false
	}
	return Memory{UsedBytes: current, TotalBytes: total, Source: "cgroup"}, true
}

func readMemInfo(path string) (Memory, error) {
	file, err := os.Open(path) //nolint:gosec // путь задаёт сам инстанс (по умолчанию /proc/meminfo)
	if err != nil {
		return Memory{}, fmt.Errorf("sysinfo.memory: %w", err)
	}
	defer func() { _ = file.Close() }()

	var total, available int64
	scanner := bufio.NewScanner(file)
	for scanner.Scan() {
		fields := strings.Fields(scanner.Text())
		if len(fields) < 2 {
			continue
		}
		value, err := strconv.ParseInt(fields[1], 10, 64)
		if err != nil {
			continue
		}
		switch strings.TrimSuffix(fields[0], ":") {
		case "MemTotal":
			total = value * 1024
		case "MemAvailable":
			available = value * 1024
		}
	}
	if err := scanner.Err(); err != nil {
		return Memory{}, fmt.Errorf("sysinfo.memory: %w", err)
	}
	if total <= 0 {
		return Memory{}, errors.New("sysinfo.memory: MemTotal не найден")
	}
	return Memory{UsedBytes: total - available, TotalBytes: total, Source: "host"}, nil
}

// Disk — занятое и общее место раздела, на котором лежат данные инстанса.
type Disk struct {
	UsedBytes  int64
	TotalBytes int64
	FreeBytes  int64
}

// ReadDisk считает место по пути данных (в контейнере это примонтированный
// каталог хоста).
func ReadDisk(path string) (Disk, error) {
	var stats syscall.Statfs_t
	if err := syscall.Statfs(path, &stats); err != nil {
		return Disk{}, fmt.Errorf("sysinfo.disk: %w", err)
	}
	// Bsize в Linux — int64, в Darwin — uint32: приведение безопасно в обоих случаях.
	blockSize := int64(stats.Bsize)
	total := saturatingMul(toInt64(stats.Blocks), blockSize)
	free := saturatingMul(toInt64(stats.Bavail), blockSize)
	return Disk{UsedBytes: total - free, TotalBytes: total, FreeBytes: free}, nil
}

// FileBytes суммирует размеры существующих файлов: отсутствующие считаются
// нулём, поэтому WAL и SHM можно передавать всегда.
func FileBytes(paths ...string) int64 {
	var total int64
	for _, path := range paths {
		info, err := os.Stat(path)
		if err != nil || info.IsDir() {
			continue
		}
		total += info.Size()
	}
	return total
}

// toInt64 переводит беззнаковый размер в int64 с насыщением: значения statfs
// для реальных разделов далеки от предела, но переполнение недопустимо.
func toInt64(value uint64) int64 {
	if value > math.MaxInt64 {
		return math.MaxInt64
	}
	return int64(value)
}

// saturatingMul умножает с насыщением: размер раздела не должен переполняться.
func saturatingMul(a, b int64) int64 {
	if a <= 0 || b <= 0 {
		return 0
	}
	if a > math.MaxInt64/b {
		return math.MaxInt64
	}
	return a * b
}

func ticksToMicros(ticks float64) float64 {
	return ticks / userHZ * 1e6
}

func readInt(path string) (int64, error) {
	raw, err := os.ReadFile(path) //nolint:gosec // путь задаёт сам инстанс (cgroup/proc или временный каталог в тестах)
	if err != nil {
		return 0, err
	}
	return strconv.ParseInt(strings.TrimSpace(string(raw)), 10, 64)
}

func readMicros(path, key string) (float64, error) {
	file, err := os.Open(path) //nolint:gosec // путь задаёт сам инстанс (cgroup/proc)
	if err != nil {
		return 0, err
	}
	defer func() { _ = file.Close() }()

	scanner := bufio.NewScanner(file)
	for scanner.Scan() {
		fields := strings.Fields(scanner.Text())
		if len(fields) != 2 || fields[0] != key {
			continue
		}
		value, err := strconv.ParseFloat(fields[1], 64)
		if err != nil {
			return 0, err
		}
		return value, nil
	}
	if err := scanner.Err(); err != nil {
		return 0, err
	}
	return 0, fmt.Errorf("sysinfo: %s не найден в %s", key, path)
}