Linux Cgroups技术介绍与实践-CFANZ编程社区

Linux Cgroups技术介绍与实践

什么是Cgroups

Linux Cgroups (Control Groups ）提供了对组进程及将来子进程的资源限制、控制和统
计的能力，这些资源包括 CPU、内存、存储、网络等通过Cgroups，可以方便地限制某个进
程的资源占用，并且可以实时地监控进程的监控和统计信息。

Cgroups中的3个组件

cgroup是对进程分组管理的一种机制，cgroup包含一组进程，并可以在这个cgroup上增加Linux subsystem的各种参数配置，将一组进程和subsystem的系统参数关联起来。
subsystem是一组资源控制的模块，每个subsystem会关联到定义了相应限制的cgroup上，并对这个cgroup中的进程做相应的限制和控制,如限制这个cgroup中的进程的内存数，cpu核心数等
hierarchy的功能是把cgroup串成一个树状的结构,一个这样的树便是hierarchy，通过这种树状结构,Cgroups可以做到继承。比如，系统对一组定时的任务进程通过cgroup限制了CPU的使用率，然后其中有一个定时dump日志的进程还需要限制磁盘IO，为了避免限制了磁盘IO之后影响到其他进程，就可以创建cgroup2，使其继承于cgroup并限制磁盘的IO，这样cgroup2便继承了cgroup1中对CPU使用率的限制，并且增加了磁盘IO的限制而不影响到cgroup1中的其他进程。

三个组件的关系

系统在创建了新的hierarchy之后，系统中所有的进程都会加入这个 hierarchy cgroup根节点，这个cgroup根节点是hierarchy默认创建的，
一个subsystem只能附加到一个hierarchy上面
一个hierarchy可以附加多个subsystem
一个进程可以作为多个cgroup的成员，但是这些cgroup必须在不同的hierarchy
一个进程fork出子进程时，子进程是和父进程在同一个cgroup中的，也可以根据需要将其移动到其他 cgroup

操作Cgroups

1.创建并挂在一个hierarchy（cgroup树）

mkdir cgroupTest #创建一个hierarchy挂载点

sudo mount -t cgroup -o none,name=cgroupTest cgroupTest ./cgroupTest #挂载一个hierarchy

ls cgroupTest #挂载后我们就可以看到系统在这个目录下生成了一些默认文件

cgroup.clone_children  cgroup.procs  cgroup.sane_behavior  
notify_on_release  release_agent  tasks

这些文件就是这个hierarchy cgroup根节点的配置项，上面这些文件的含义分别如下。

cgroup.clone_children:cpuset的subsystem会读取这个配置文件，如果这个值是1（默认是0），子cgroup才会继承父cgroup的cpuset配置
cgroup.procs:是树中当前节点cgroup中的进程组ID，现在的位置是在根节点，这个文件中会有现在系统中所有进程组的ID
notify_on _release和release agent会一起使用。notify on release标识当这个cgroup最后一个进程退出的时候是否执行了release_agent;release_ agent则是一个路径，通常用作进程退出之后自动清理掉不再使用的 cgroup
tasks标识cgroup下面的进程ID，如果把一个进程ID写到tasks文件中，便会将相应的进程加入到这个cgroup

2.创建hierarchy cgroup根节点中扩展出的两个子cgroup

sudo mkdir cgroup-1 ＃创建子cgroup cgroup-1
sudo mkdir cgroup-2 ＃创建子cgroup cgroup-2

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cgroup的目录下创建文件夹时，Kernel会把文件夹标记为这个cgroup的子cgroup，它们会继承父cgroup的属性。

3.cgroup中添加和移动进程

一个进程在Cgroups hierarchy中，只能在一个cgroup节点上存在，系统的所有进程都会默认在根节点上存在，将进程移动到其他cgroup节点，只需要将进程ID到移动到的cgroup节点的tasks文件中即可。

cd cgroup-1
echo $$ #当前终端的进程id
27461

sudo sh -c "echo $$ >> tasks" # 将我所在的终端进程移动到cgroup-1

cat /proc/27461/cgroup
15:name=cgroupTest:/cgroup-1
14:name=systemd:/
13:rdma:/
12:pids:/
11:hugetlb:/
10:net_prio:/
9:perf_event:/
8:net_cls:/
7:freezer:/
6:devices:/
5:memory:/
4:blkio:/
3:cpuacct:/
2:cpu:/
1:cpuset:/
0::/

可以看到，前的27461进程己经被加到cgroup-test:/cgroup-1中了。

4.通过subsystem限制cgroup中进程的资源

在上面创建hierarchy的时候，这个hierarchy并没有关联到任何的subsystem，所以没办法通过那个hierarchy中的cgroup节点限制进程的资源占用，其实系统默认已经为每个subsystem创建了一个默认的hierarchy，比如memory hierarchyo

mount | grep memory #
cgroup on /sys/fs/cgroup/memory type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,memory)

可以看到，/sys/fs/cgrou/memory目录便是挂在了memory subsystem hierarchy 上。下面，就通过在这个 hierarchy中创建cgroup，限制如下进程占用的内存。

cd /sys/fs/cgroup/memory
# 首先，在不做限制的情况下，启动一个占用200MB内存的stress进程
stress --vm-bytes 200m --vm-keep -m 1

#这时打开另一个终端输入top命令

  PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND
31132 root      20   0  208664 204952    272 R 100.0   2.5   0:12.49 stress

#可以看到%MEM占用为2.5%，因为我linux系统内存为8GB

#接下来切换终端回来
#创建一个cgroup
sudo mkdir test-limit-memory && cd test-limit-memory 
#设置该cgroup的最大内存占用为1OOMB
sudo sh -c "echo "lOOm" > memory.limit_in_bytes" 
#将当前进程移动到这个 cgroup
sudo sh -c "echo $$ > tasks"
#再次运行占用内存 200MB stress 进程
stress --vm-bytes 200m --vm-keep -m 1
#查看刚刚那个运行了top的终端
  PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND
31132 root      20   0  208664  10164    272 R 100.0   1.3   0:12.49 stress

#可以看到内存占用变为1.3%,缩小为一半