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初探 Linux Cgroups：资源控制的奇妙世界

發(fā)布時間：2024/1/11 linux 41 coder

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了初探 Linux Cgroups：资源控制的奇妙世界小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.

Cgroups 是 linux 內(nèi)核提供的功能，由于牽涉的概念比較多，所以不太容易理解。本文試圖通過簡單的描述和 Demo 幫助大家理解 Cgroups 。

1. 什么是 Cgroups

Cgroups 是 Linux 下的一種將進(jìn)程按組進(jìn)行管理的機(jī)制，它提供了對一組進(jìn)程及將來子進(jìn)程的資源限制控制和統(tǒng)計的能力。

這些資源包括 CPU、內(nèi)存、存儲、網(wǎng)絡(luò)等。通過 Cgroups 可以方便地限制某個進(jìn)程的資源占用，并且可以實時地監(jiān)控進(jìn)程的監(jiān)控與統(tǒng)計信息

Cgroups 分 v1 和 v2 兩個版本：

v1 實現(xiàn)較早，功能比較多，但是由于它里面的功能都是零零散散的實現(xiàn)的，所以規(guī)劃的不是很好，導(dǎo)致了一些使用和維護(hù)上的不便。
v2 的出現(xiàn)就是為了解決 v1 的問題，在最新的 4.5 內(nèi)核中，Cgroups v2 聲稱已經(jīng)可以用于生產(chǎn)環(huán)境了，但它所支持的功能還很有限。

v1 和 v2 可以混合使用，但是這樣會更復(fù)雜，所以一般沒人會這樣用。

1. 三部分組件

Cgroups 主要包括下面幾部分：

cgroups 本身：cgroup 是對進(jìn)程分組管理的一種機(jī)制，一個 cgroup 包含一組進(jìn)程，并可以在這個 cgroup 上增加 Linux subsystem 的各種參數(shù)配置，將一組進(jìn)程和一組 subsystem 的系統(tǒng)參數(shù)關(guān)聯(lián)起來。

subsystem：一個 subsystem 就是一個內(nèi)核模塊，他被關(guān)聯(lián)到一顆 cgroup 樹之后，就會在樹的每個節(jié)點（進(jìn)程組）上做具體的操作。subsystem 經(jīng)常被稱作"resource controller"，因為它主要被用來調(diào)度或者限制每個進(jìn)程組的資源，但是這個說法不完全準(zhǔn)確，因為有時我們將進(jìn)程分組只是為了做一些監(jiān)控，觀察一下他們的狀態(tài)，比如 perf_event subsystem。到目前為止，Linux 支持 12 種 subsystem，比如限制 CPU 的使用時間，限制使用的內(nèi)存，統(tǒng)計 CPU 的使用情況，凍結(jié)和恢復(fù)一組進(jìn)程等，后續(xù)會對它們一一進(jìn)行介紹。
hierarchy：一個 hierarchy 可以理解為一棵 cgroup 樹，樹的每個節(jié)點就是一個進(jìn)程組，每棵樹都會與零到多個 subsystem 關(guān)聯(lián)。在一顆樹里面，會包含 Linux 系統(tǒng)中的所有進(jìn)程，但每個進(jìn)程只能屬于一個節(jié)點（進(jìn)程組）。系統(tǒng)中可以有很多顆 cgroup 樹，每棵樹都和不同的 subsystem 關(guān)聯(lián)，一個進(jìn)程可以屬于多顆樹，即一個進(jìn)程可以屬于多個進(jìn)程組，只是這些進(jìn)程組和不同的 subsystem 關(guān)聯(lián)。目前 Linux 支持 12 種 subsystem，如果不考慮不與任何 subsystem 關(guān)聯(lián)的情況（systemd 就屬于這種情況），Linux 里面最多可以建 12 顆 cgroup 樹，每棵樹關(guān)聯(lián)一個 subsystem，當(dāng)然也可以只建一棵樹，然后讓這棵樹關(guān)聯(lián)所有的 subsystem。當(dāng)一顆 cgroup 樹不和任何 subsystem 關(guān)聯(lián)的時候，意味著這棵樹只是將進(jìn)程進(jìn)行分組，至于要在分組的基礎(chǔ)上做些什么，將由應(yīng)用程序自己決定，systemd 就是一個這樣的例子。

3 個部分間的關(guān)系

系統(tǒng)在創(chuàng)建了新的 hierarchy 之后,系統(tǒng)中所有的進(jìn)程都會加入這個 hierarchy 的 cgroup 根節(jié)點,這個 cgroup 根節(jié)點是 hierarchy 默認(rèn)創(chuàng)建的。
一個 subsystem 只能附加到一個 hierarchy 上面。
一個 hierarchy 可以附加多個 subsystem 。
一個進(jìn)程可以作為多個 cgroup 的成員,但是這些 cgroup 必須在不同的 hierarchy 中。
一個進(jìn)程 fork 出子進(jìn)程時,子進(jìn)程是和父進(jìn)程在同一個 cgroup 中的,也可以根據(jù)需要將其移動到其他 cgroup 中。

個人理解：

cgroup 用于對進(jìn)程進(jìn)行分組。
hierarchy 則根據(jù)繼承關(guān)系，將多個 cgroup 組成一棵樹。
subsystem 則負(fù)責(zé)資源限制的工作，將 subsystem 和 hierarchy 綁定后，該 hierarchy 上的所有 cgroup 下的進(jìn)程都會被 subsystem 給限制。
- 子 cgroup 會繼承父 cgroup 的 subsystem，但是子 cgroup 卻可以自定義自己的配置
因此：使用時可以直接在某個已存在的 hierarchy 下創(chuàng)建子 cgroup 或者直接創(chuàng)建一個新的 hierarchy 。

注：后續(xù)的 cgroup 樹就指的是 hierarchy，cgroup 則指 hierarchy 上的節(jié)點。

2. 具體架構(gòu)

看完上面的描述，可能還是搞不清具體的關(guān)系，下面幾幅圖比較清晰的展示了 cgroup 中幾部分組件的關(guān)系。

這部分內(nèi)容參考：美團(tuán)技術(shù)團(tuán)隊

hierarchy、cgroup、subsystem 3 者的關(guān)系：

比如上圖表示兩個 hierarchiy，每一個 hierarchiy 中是一顆樹形結(jié)構(gòu)，樹的每一個節(jié)點是一個 cgroup （比如 cpu_cgrp, memory_cgrp)。

第一個 hierarchiy attach 了 cpu 子系統(tǒng)和 cpuacct 子系統(tǒng)，因此當(dāng)前 hierarchiy 中的 cgroup 就可以對 cpu 的資源進(jìn)行限制，并且對進(jìn)程的 cpu 使用情況進(jìn)行統(tǒng)計。
第二個 hierarchiy attach 了 memory 子系統(tǒng)，因此當(dāng)前 hierarchiy 中的 cgroup 就可以對 memory 的資源進(jìn)行限制。

在每一個 hierarchiy 中，每一個節(jié)點（cgroup）可以設(shè)置對資源不同的限制權(quán)重（即自定義配置）。比如上圖中 cgrp1 組中的進(jìn)程可以使用 60%的 cpu 時間片，而 cgrp2 組中的進(jìn)程可以使用 20%的 cpu 時間片。

cgroups 和進(jìn)程間的關(guān)系：

上面這個圖從整體結(jié)構(gòu)上描述了進(jìn)程與 cgroups 之間的關(guān)系。最下面的P代表一個進(jìn)程。

每一個進(jìn)程的描述符中有一個指針指向了一個輔助數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)css_set（cgroups subsystem set）。指向某一個css_set的進(jìn)程會被加入到當(dāng)前css_set的進(jìn)程鏈表中。一個進(jìn)程只能隸屬于一個css_set，一個css_set可以包含多個進(jìn)程，隸屬于同一css_set的進(jìn)程受到同一個css_set所關(guān)聯(lián)的資源限制。
上圖中的”M×N Linkage”說明的是css_set通過輔助數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以與 cgroups 節(jié)點進(jìn)行多對多的關(guān)聯(lián)。但是 cgroups 的實現(xiàn)不允許css_set同時關(guān)聯(lián)同一個 cgroups 層級結(jié)構(gòu)下多個節(jié)點。這是因為 cgroups 對同一種資源不允許有多個限制配置。
一個css_set關(guān)聯(lián)多個 cgroups 層級結(jié)構(gòu)的節(jié)點時，表明需要對當(dāng)前css_set下的進(jìn)程進(jìn)行多種資源的控制。而一個 cgroups 節(jié)點關(guān)聯(lián)多個css_set時，表明多個css_set下的進(jìn)程列表受到同一份資源的相同限制。

一個節(jié)點的控制列表中的所有進(jìn)程都會受到當(dāng)前節(jié)點的資源限制。同時某一個進(jìn)程也可以被加入到不同的 cgroups 層級結(jié)構(gòu)的節(jié)點中，因為不同的 cgroups 層級結(jié)構(gòu)可以負(fù)責(zé)不同的系統(tǒng)資源。所以說進(jìn)程和 cgroup 結(jié)構(gòu)體是一個多對多的關(guān)系。

2. 如何使用 Cgroups

注：本文所有操作在 Ubuntu20.04 下進(jìn)行。

cgroup 相關(guān)的所有操作都是基于內(nèi)核中的 cgroup virtual filesystem，使用 cgroup 很簡單，掛載這個文件系統(tǒng)就可以了。

一般情況下都是掛載到/sys/fs/cgroup 目錄下，當(dāng)然掛載到其它任何目錄都沒關(guān)系。

cgroups 以文件的方式提供應(yīng)用接口，我們可以通過 mount 命令來查看 cgroups 默認(rèn)的掛載點：

[root@iZ2zefmrr626i66omb40ryZ ~]# mount | grep cgroup
tmpfs on /sys/fs/cgroup type tmpfs (ro,nosuid,nodev,noexec,mode=755)
cgroup on /sys/fs/cgroup/systemd type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,xattr,release_agent=/usr/lib/systemd/systemd-cgroups-agent,name=systemd)
cgroup on /sys/fs/cgroup/perf_event type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,perf_event)
cgroup on /sys/fs/cgroup/net_cls,net_prio type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,net_cls,net_prio)
cgroup on /sys/fs/cgroup/cpu,cpuacct type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,cpu,cpuacct)
cgroup on /sys/fs/cgroup/pids type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,pids)
cgroup on /sys/fs/cgroup/rdma type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,rdma)
cgroup on /sys/fs/cgroup/memory type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,memory)
cgroup on /sys/fs/cgroup/cpuset type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,cpuset)
cgroup on /sys/fs/cgroup/blkio type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,blkio)
cgroup on /sys/fs/cgroup/devices type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,devices)
cgroup on /sys/fs/cgroup/hugetlb type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,hugetlb)
cgroup on /sys/fs/cgroup/freezer type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,freezer)

第一行的 tmpfs 說明 /sys/fs/cgroup 目錄下的文件都是存在于內(nèi)存中的臨時文件。
第二行的掛載點 /sys/fs/cgroup/systemd 用于 systemd 系統(tǒng)對 cgroups 的支持。
其余的掛載點則是內(nèi)核支持的各個子系統(tǒng)的根級層級結(jié)構(gòu)。

需要注意的是，在使用 systemd 系統(tǒng)的操作系統(tǒng)中，/sys/fs/cgroup 目錄都是由 systemd 在系統(tǒng)啟動的過程中掛載的，并且掛載為只讀的類型。換句話說，系統(tǒng)是不建議我們在 /sys/fs/cgroup 目錄下創(chuàng)建新的目錄并掛載其它子系統(tǒng)的。這一點與之前的操作系統(tǒng)不太一樣。

查看 subsystem 列表

可以通過查看/proc/cgroups(since Linux 2.6.24)知道當(dāng)前系統(tǒng)支持哪些 subsystem，下面是一個例子：

DESKTOP-9K4GB6E# cat /proc/cgroups
#subsys_name    hierarchy       num_cgroups     enabled
cpuset          11              1               1
cpu             3               64              1
cpuacct         3               64              1
blkio           8               64              1
memory          9               104             1
devices         5               64              1
freezer         10              4               1
net_cls         6               1               1
perf_event      7               1               1
net_prio        6               1               1
hugetlb         4               1               1
pids            2               68              1

從左到右，字段的含義分別是：

subsys_name：subsystem 的名字
hierarchy：subsystem 所關(guān)聯(lián)到的 cgroup 樹的 ID，如果多個 subsystem 關(guān)聯(lián)到同一顆 cgroup 樹，那么他們的這個字段將一樣，比如這里的 cpu 和 cpuacct 就一樣，表示他們綁定到了同一顆樹。如果出現(xiàn)下面的情況，這個字段將為 0：
- 當(dāng)前 subsystem 沒有和任何 cgroup 樹綁定
- 當(dāng)前 subsystem 已經(jīng)和 cgroup v2 的樹綁定
- 當(dāng)前 subsystem 沒有被內(nèi)核開啟
num_cgroups：subsystem 所關(guān)聯(lián)的 cgroup 樹中進(jìn)程組的個數(shù)，也即樹上節(jié)點的個數(shù)
enabled：1 表示開啟，0 表示沒有被開啟(可以通過設(shè)置內(nèi)核的啟動參數(shù)“cgroup_disable”來控制 subsystem 的開啟).

hierarchy 相關(guān)操作

掛載

Linux 中，用戶可以使用 mount 命令掛載 cgroups 文件系統(tǒng)：

語法為: mount -t cgroup -o subsystems name /cgroup/name

其中 subsystems 表示需要掛載的 cgroups 子系統(tǒng)
/cgroup/name 表示掛載點

這條命令同在內(nèi)核中創(chuàng)建了一個 hierarchy 以及一個默認(rèn)的 root cgroup。

示例：

掛載一個和 cpuset subsystem 關(guān)聯(lián)的 hierarchy 到 ./cg1 目錄

# 首先肯定是創(chuàng)建對應(yīng)目錄
mkdir cg1
# 具體掛載操作--參數(shù)含義如下
# -t cgroup 表示操作的是 cgroup 類型，
# -o cpuset 表示要關(guān)聯(lián) cpuset subsystem，可以寫0個或多個，0個則是關(guān)聯(lián)全部subsystem，
# cg1 為 cgroup 的名字，
# ./cg1 為掛載目標(biāo)目錄。
mount -t cgroup -o cpuset cg1 ./cg1

# 掛載一顆和所有subsystem關(guān)聯(lián)的cgroup樹到cg1目錄
mkdir cg1
mount -t cgroup cg1 ./cg1

#掛載一顆與cpu和cpuacct subsystem關(guān)聯(lián)的cgroup樹到 cg1 目錄
mkdir cg1
mount -t cgroup -o cpu,cpuacct cg1 ./cg1

# 掛載一棵cgroup樹，但不關(guān)聯(lián)任何subsystem，這systemd所用到的方式
mkdir cg1
mount -t cgroup -o none,name=cg1 cg1 ./cg1

卸載

作為文件系統(tǒng)，同樣是使用umount 命令卸載。

# 指定路徑來卸載，而不是名字。
$ umount /path/to/your/hierarchy

例如

umount /sys/fs/cgroup/hierarchy

cgroup 相關(guān)操作

創(chuàng)建 cgroup 比較簡單，直接在 hierarchy 或 cgroup 目錄下創(chuàng)建子目錄（mkdir）即可。

刪除則是刪除對應(yīng)目錄（rmdir）。

注：不能直接遞歸刪除對應(yīng)目錄，因為目錄中的文件是虛擬的，遞歸刪除時會報錯。

也可以借助 libcgroup 工具來創(chuàng)建或刪除。

使用 libcgroup 工具前，請先安裝 libcgroup 和 libcgroup-tools 數(shù)據(jù)包

redhat 系統(tǒng)安裝：

$ yum install libcgroup
$ yum install libcgroup-tools

ubuntu 系統(tǒng)安裝:

$ apt-get install cgroup-bin
# 如果提示cgroup-bin找不到，可以用 cgroup-tools 替換
$ apt-get install cgroup-tools

具體語法：

# controllers就是subsystem
# path可以用相對路徑或者絕對路徑
$ cgdelete controllers:path

例如：

cgdelete cpu:./mycgroup

3. 演示

分別演示以下直接在某個已存在的 hierarchy 下創(chuàng)建子 cgroup 或者直接創(chuàng)建一個新的 hierarchy 兩種方式。

1. 新 hierarchy 方式

創(chuàng)建 hierarchy

首先，要創(chuàng)建并掛載一個 hierarchy。

# 創(chuàng)建一個目錄作為掛載點
lixd  ~ $ mkdir cgroup-test
# 創(chuàng)建一個不掛載任何subsystem的hierarchy，由于 name=cgroup-test 的 cgroup 不存在，所以這里會由hierarchy默認(rèn)創(chuàng)建出來
 ? lixd  ~ $ sudo mount -t cgroup -o none,name=cgroup-test cgroup-test ./cgroup-test
 lixd  ~ $ cd cgroup-test
 lixd  ~/cgroup-test $ ls
 # 可以發(fā)現(xiàn)多了幾個文件
cgroup.clone_children  cgroup.procs  cgroup.sane_behavior  notify_on_release  release_agent  tasks

這些文件就是 hierarchy 中 cgroup 根節(jié)點的配置項。具體含義如下：

cgroup.clone_ children, cpuset 的 subsystem 會讀取這個配置文件，如果這個值是 1 (默認(rèn)是 0)，子 cgroup 才會繼承父 cgroup 的 cpuset 的配置。
cgroup.procs 是樹中當(dāng)前節(jié)點 cgroup 中的進(jìn)程組 ID，現(xiàn)在的位置是在根節(jié)點，這個文件中會有現(xiàn)在系統(tǒng)中所有進(jìn)程組的 ID。
notify_on_release 和 release agent 會一起使用。 notify_on_release 標(biāo)識當(dāng)這個 cgroup 最后一個進(jìn)程退出的時候是否執(zhí)行了 release_agent; release_agent 則是一個路徑，通常用作進(jìn)程退出之后自動清理掉不再使用的 cgroup。
tasks 標(biāo)識該 cgroup 下面的進(jìn)程 ID，如果把一個進(jìn)程 ID 寫到 tasks 文件中，便會將相應(yīng)的進(jìn)程加入到這個 cgroup 中。

創(chuàng)建子 cgroup

然后，從剛創(chuàng)建好的 hierarchy 上 cgroup 根節(jié)點中擴(kuò)展出兩個子 cgroup：

 # 創(chuàng)建子cgroup cgroup-1
 lixd  ~/cgroup-test $ sudo mkdir cgroup-1
  # 創(chuàng)建子cgroup cgroup-1
 lixd  ~/cgroup-test $ sudo mkdir cgroup-2
 lixd  ~/cgroup-test $ tree
.
├── cgroup-1
│   ├── cgroup.clone_children
│   ├── cgroup.procs
│   ├── notify_on_release
│   └── tasks
├── cgroup-2
│   ├── cgroup.clone_children
│   ├── cgroup.procs
│   ├── notify_on_release
│   └── tasks
├── cgroup.clone_children
├── cgroup.procs
├── cgroup.sane_behavior
├── notify_on_release
├── release_agent
└── tasks

可以看到，在一個 cgroup 的目錄下創(chuàng)建文件夾時，Kernel 會把文件夾標(biāo)記為這個 cgroup 的子 cgroup，它們會繼承父 cgroup 的屬性。

在 cgroup 中添加和移動進(jìn)程

一個進(jìn)程在一個 Cgroups 的 hierarchy 中，只能在一個 cgroup 節(jié)點上存在，系統(tǒng)的所有進(jìn)程都會默認(rèn)在根節(jié)點上存在。

想要將進(jìn)程移動到其他 cgroup 節(jié)點，只需要將進(jìn)程 ID 寫到目標(biāo) cgroup 節(jié)點的 tasks 文件中即可。

將當(dāng)前 shell 所在進(jìn)程添加到 tasks：

cgroup-test#cd cgroup-1
# 需要 root 權(quán)限
cgroup-1# echo $$ >> tasks
cgroup-1# cat tasks
7575
cgroup-1# cat /proc/7575/cgroup
14:name=cgroup-test:/cgroup-1 # 可以看到該進(jìn)程已經(jīng)被加入到cgroup中了
13:rdma:/
12:pids:/
11:hugetlb:/
10:net_prio:/
9:perf_event:/
8:net_cls:/
7:freezer:/
6:devices:/
5:blkio:/a
4:cpuacct:/
3:cpu:/
2:cpuset:/
1:memory:/
0::/

通過 subsystem 限制 cgroup 中的進(jìn)程

在上面創(chuàng)建 hierarchy 的時候，這個 hierarchy 并沒有關(guān)聯(lián)到任何的 subsystem ,所以沒辦法通過那個 hierarchy 中的 cgroup 節(jié)點限制進(jìn)程的資源占用。

即只能在創(chuàng)建 hierarchy 時指定要關(guān)聯(lián)哪些 subsystem，創(chuàng)建后就無法修改。

其實系統(tǒng)默認(rèn)已經(jīng)為每個 subsystem 創(chuàng)建了一個默認(rèn)的 hierarchy,比如 memory 的 hierarchy。

2. 子 cgroup 方式

在很多使用 systemd 的系統(tǒng)中，systemd 已經(jīng)幫我們將各個 subsystem 和 cgroup 樹關(guān)聯(lián)并掛載好了：

DESKTOP-9K4GB6E# mount |grep cgroup
tmpfs on /sys/fs/cgroup type tmpfs (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,mode=755)
cgroup2 on /sys/fs/cgroup/unified type cgroup2 (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,nsdelegate)
cgroup on /sys/fs/cgroup/cpuset type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,cpuset)
cgroup on /sys/fs/cgroup/cpu type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,cpu)
cgroup on /sys/fs/cgroup/cpuacct type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,cpuacct)
cgroup on /sys/fs/cgroup/blkio type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,blkio)
cgroup on /sys/fs/cgroup/memory type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,memory)
cgroup on /sys/fs/cgroup/devices type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,devices)
cgroup on /sys/fs/cgroup/freezer type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,freezer)
cgroup on /sys/fs/cgroup/net_cls type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,net_cls)
cgroup on /sys/fs/cgroup/perf_event type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,perf_event)
cgroup on /sys/fs/cgroup/net_prio type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,net_prio)
cgroup on /sys/fs/cgroup/hugetlb type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,hugetlb)
cgroup on /sys/fs/cgroup/pids type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,pids)
cgroup on /sys/fs/cgroup/rdma type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,rdma)
cgroup-test on /home/lixd/cgroup-test type cgroup (rw,relatime,name=cgroup-test)

因此我們可以直接在對應(yīng) cgroup 樹下創(chuàng)建子 cgroup 即可。

直接進(jìn)到 /sys/fs/cgroup/cpu 目錄創(chuàng)建 cgroup-cpu 子目錄即可：

DESKTOP-9K4GB6E# cd /sys/fs/cgroup/cpu
DESKTOP-9K4GB6E# mkdir cgroup-cpu
DESKTOP-9K4GB6E# cd cgroup-cpu
DESKTOP-9K4GB6E# ls
cgroup.clone_children  cpu.cfs_period_us  cpu.rt_period_us   cpu.shares  notify_on_release
cgroup.procs           cpu.cfs_quota_us   cpu.rt_runtime_us  cpu.stat    tasks

簡單跑個程序測試一下,執(zhí)行下面這條命令

DESKTOP-9K4GB6E# while : ; do : ; done &
[1] 12887

顯然，它執(zhí)行了一個死循環(huán)，可以把計算機(jī)的 CPU 吃到 100%，根據(jù)它的輸出，我們可以看到這個腳本在后臺運(yùn)行的進(jìn)程號（PID）是 12887。

查看一下 CPU 占用：

  PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND
12887 root      25   5   14912   1912      0 R 100.0   0.0   0:33.31 zsh

果然這個 PID=12887 的進(jìn)程占用了差不多 100% 的 CPU。

結(jié)下來我們就通過 Cgroups 對其進(jìn)行限制，這里就用前面創(chuàng)建的 cgroup-cpu 控制組。

我們可以通過查看 container 目錄下的文件，看到 container 控制組里的 CPU quota 還沒有任何限制（即：-1），CPU period 則是默認(rèn)的 100 ms（100000 us）：

DESKTOP-9K4GB6E# cat /sys/fs/cgroup/cpu/cgroup-cpu/cpu.cfs_quota_us
-1
DESKTOP-9K4GB6E# cat /sys/fs/cgroup/cpu/cgroup-cpu/cpu.cfs_period_us
100000

接下來，我們可以通過修改這些文件的內(nèi)容來設(shè)置限制。比如，向 container 組里的 cfs_quota 文件寫入 20 ms（20000 us）：

$ echo 20000 > /sys/fs/cgroup/cpu/cgroup-cpu/cpu.cfs_quota_us

這樣意味著在每 100 ms 的時間里，被該控制組限制的進(jìn)程只能使用 20 ms 的 CPU 時間，也就是說這個進(jìn)程只能使用到 20% 的 CPU 帶寬。

接下來，我們把被限制的進(jìn)程的 PID 寫入 container 組里的 tasks 文件，上面的設(shè)置就會對該進(jìn)程生效了：

$ echo 12887 > /sys/fs/cgroup/cpu/cgroup-cpu/tasks

使用 top 指令查看一下

PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND
12887 root      25   5   14912   1912      0 R  20.3   0.0   2:51.05 zsh

果然 CPU 被限制到了 20%。

4. 小結(jié)

Cgroups 是 Linux 下的一種將進(jìn)程按組進(jìn)行管理的機(jī)制，它提供了對一組進(jìn)程及將來子進(jìn)程的資源限制控制和統(tǒng)計的能力。

cgroups 分為以下三個部分：

cgroup 本身：對進(jìn)程進(jìn)行分組
hierarchy：將 cgroup 形成樹形結(jié)構(gòu)
subsystem：真正起到限制作用的部組件

使用步驟：

1）創(chuàng)建 cgroup
2）配置 subsystem 參數(shù)
3）將進(jìn)程加入到該 cgroup

5. 參考

cgroups(7) — Linux manual page

Control groups series by Neil Brown

美團(tuán)技術(shù)團(tuán)隊---Linux 資源管理之 cgroups 簡介

Red Hat---資源管理指南

Linux Cgroup 系列（01）：Cgroup 概述

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的初探 Linux Cgroups：资源控制的奇妙世界的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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