cgroup介绍、安装和控制cpu，内存，io示例

来源：互联网发布：淘宝上怎么延迟收货编辑：程序博客网时间：2024/05/16 03:17

cgroup介绍

cgroup是control group的简称，它为Linux内核提供了一种任务聚集和划分的机制，通过一组参数集合将一些任务组织成一个或多个子系统。

Cgroups是control groups的缩写，最初由Google工程师提出，后来编进linux内核。

Cgroups是实现IaaS虚拟化(kvm、lxc等)，PaaS容器沙箱(Docker等)的资源管理控制部分的底层基础

子系统是根据cgroup对任务的划分功能将任务按照一种指定的属性划分成的一个组，主要用来实现资源的控制。在cgroup中，划分成的任务组以层次结构的形式组织，多个子系统形成一个数据结构中类似多根树的结构。cgroup包含了多个孤立的子系统，每一个子系统代表单一的资源，目前，redhat默认支持10个子系统，但默认只挂载了8个子系统，ubuntu 12.04 默认支持8个子系统，但默认只挂载了5个子系统。

cgroup子系统介绍

当然也用户可以自定义子系统并进行挂载。

下面对每一个子系统进行简单的介绍：

blkio 设置限制每个块设备的输入输出控制。例如:磁盘，光盘以及usb等等。
cpu 使用调度程序为cgroup任务提供cpu的访问。
cpuacct 产生cgroup任务的cpu资源报告。
cpuset 如果是多核心的cpu，这个子系统会为cgroup任务分配单独的cpu和内存。
devices 允许或拒绝cgroup任务对设备的访问。
freezer 暂停和恢复cgroup任务。
memory 设置每个cgroup的内存限制以及产生内存资源报告。
net_cls 标记每个网络包以供cgroup方便使用。
ns 名称空间子系统。
perf_event 增加了对每group的监测跟踪的能力，即可以监测属于某个特定的group的所有线程以及运行在特定CPU上的线程，此功能对于监测整个group非常有用，具体参见 http://lwn.net/Articles/421574/

libcgroup工具安装

以Centos 6.4为例

yum install libcgroup

service cgconfig start #开启cgroups服务

chkconfig cgconfig on #开机启动

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[root@localhost /]# ls /cgroup/
blkio  cpu  cpuacct  cpuset  devices  freezer  memory  net_cls

cgroup启动时，会读取配置文件/etc/cgconfig.conf的内容，根据其内容创建和挂载指定的cgroup子系统。

cgroup配置文件分析

/etc/cgconfig.conf是cgroup配置工具libcgroup用来进行cgroup组的定义，参数设定以及挂载点定义的配置文件，

主要由mount和group两个section构成。

（1）mount section的语法格式如下：

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mount {
    <controller> = <path>;
    ...
}
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# controller：内核子系统的名称
# path：该子系统的挂载点
#########################################
举个例子：
 
mount {
    cpuset = /cgroup/red;
}
上面定义相当于如下shell指令：
 
mkdir /cgroup/red
mount -t cgroup -o cpuset red /cgroup/red

（2）group section的语法格式如下：

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group <name> {
    [<permissions>]
    <controller> {
        <param name> = <param value>;
        …
    }
    …
}
################################################################################
## name: 指定cgroup的名称
## permissions：可选项，指定cgroup对应的挂载点文件系统的权限，root用户拥有所有权限。
## controller：子系统的名称
## param name 和 param value：子系统的属性及其属性值
#################################################################################
举个例子：
 
mount {  ## 定义需要创建的cgroup子系统及其挂载点，这里创建cpu与cpuacct（统计）两个cgroup子系统
    cpu = /mnt/cgroups/cpu;
    cpuacct = /mnt/cgroups/cpu;
}
 
group daemons/www { ## 定义daemons/www(web服务器进程)组
    perm {      ## 定义这个组的权限
        task {
            uid = root;
            gid = webmaster;
                }
                admin {
                    uid = root;
                        gid = root;
                }
            }
 
        cpu {      ## 定义cpu子系统的属性及其值，即属于词组的任务的权重为1000
            cpu.shares = 1000;
            }
}
 
group daemons/ftp { ## 定义daemons/ftp(ftp进程)组
    perm {
        task {
            uid = root;
            gid = ftpmaster;
                     }
        admin {
        uid = root;
        gid = root;
        }
    }
        cpu {  ## 定义词组的任务的权重为500
            cpu.shares = 500;
        }
}
上面配置文件定义相当于执行了如下shell命令：
 
mkdir /mnt/cgroups/cpu
mount -t cgroup -o cpu,cpuacct cpu /mnt/cgroups/cpu
mkdir /mnt/cgroups/cpu/daemons
mkdir /mnt/cgroups/cpu/daemons/www
chown root:root /mnt/cgroups/cpu/daemons/www/*
chown root:webmaster /mnt/cgroups/cpu/daemons/www/tasks
echo 1000 > /mnt/cgroups/cpu/daemons/www/cpu.shares
mkdir /mnt/cgroups/cpu/daemons/ftp
chown root:root /mnt/cgroups/cpu/daemons/ftp/*
chown root:ftpmaster /mnt/cgroups/cpu/daemons/ftp/tasks
echo 500 > /mnt/cgroups/cpu/daemons/ftp/cpu.shares

对于虚拟机VM，应用沙盒，cgroups技术选型比较

cgroups资源控制

cgroups管理进程cpu资源

跑一个耗cpu的脚本

x=0

while [ True ];do

x=$x+1

done;

top可以看到这个脚本基本占了100%的cpu资源

PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND

30142 root 20 0 104m 2520 1024 R 99.7 0.1 14:38.97 sh

下面用cgroups控制这个进程的cpu资源

mkdir -p /cgroup/cpu/foo/ #新建一个控制组foo

echo 50000 > /cgroup/cpu/foo/cpu.cfs_quota_us #将cpu.cfs_quota_us设为50000，相对于cpu.cfs_period_us的100000是50%

echo 30142 > /cgroup/cpu/foo/tasks

然后top的实时统计数据如下，cpu占用率将近50%，看来cgroups关于cpu的控制起了效果

PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND 30142 root 20 0 105m 2884 1024 R 49.4 0.2 23:32.53 sh

cpu控制组foo下面还有其他的控制，还可以做更多其他的关于cpu的控制

[root@localhost ~]# ls /cgroup/cpu/foo/

cgroup.event_control cgroup.procs cpu.cfs_period_us cpu.cfs_quota_us cpu.rt_period_us cpu.rt_runtime_us cpu.shares cpu.stat notify_on_release tasks

cgroups管理进程内存资源

跑一个耗内存的脚本，内存不断增长

x="a"

while [ True ];do

x=$x$x

done;

top看内存占用稳步上升

PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND 30215 root 20 0 871m 501m 1036 R 99.8 26.7 0:38.69 sh

30215 root 20 0 1639m 721m 1036 R 98.7 38.4 1:03.99 sh

30215 root 20 0 1639m 929m 1036 R 98.6 49.5 1:13.73 sh

下面用cgroups控制这个进程的内存资源

mkdir -p /cgroup/memory/foo

echo 1048576 > /cgroup/memory/foo/memory.limit_in_bytes #分配1MB的内存给这个控制组

echo 30215 > /cgroup/memory/foo/tasks

发现之前的脚本被kill掉

[root@localhost ~]# sh /home/memory.sh

已杀死

因为这是强硬的限制内存，当进程试图占用的内存超过了cgroups的限制，会触发out of memory，导致进程被kill掉。

实际情况中对进程的内存使用会有一个预估，然后会给这个进程的限制超配50%比如，除非发生内存泄露等异常情况，才会因为cgroups的限制被kill掉。

也可以通过配置关掉cgroups oom kill进程，通过memory.oom_control来实现（oom_kill_disable 1），但是尽管进程不会被直接杀死，但进程也进入了休眠状态，无法继续执行，仍让无法服务。

关于内存的控制，还有以下配置文件，关于虚拟内存的控制，以及权值比重式的内存控制等

[root@localhost /]# ls /cgroup/memory/foo/

cgroup.event_control memory.force_empty memory.memsw.failcnt

memory.memsw.usage_in_bytes memory.soft_limit_in_bytes memory.usage_in_bytes tasks

cgroup.procs memory.limit_in_bytes memory.memsw.limit_in_bytes

memory.move_charge_at_immigrate memory.stat memory.use_hierarchy

memory.failcnt memory.max_usage_in_bytes memory.memsw.max_usage_in_bytes

memory.oom_control memory.swappiness notify_on_release

cgroups管理进程io资源

跑一个耗io的脚本

dd if=/dev/sda of=/dev/null &

通过iotop看io占用情况，磁盘速度到了284M/s

30252 be/4 root 284.71 M/s 0.00 B/s 0.00 % 0.00 % dd if=/dev/sda of=/dev/null

下面用cgroups控制这个进程的io资源

mkdir -p /cgroup/blkio/foo

echo '8:0 1048576' > /cgroup/blkio/foo/blkio.throttle.read_bps_device

#8:0对应主设备号和副设备号，可以通过ls -l /dev/sda查看

echo 30252 > /cgroup/blkio/foo/tasks

再通过iotop看，确实将读速度降到了1M/s

30252 be/4 root 993.36 K/s 0.00 B/s 0.00 % 0.00 % dd if=/dev/sda of=/dev/null

对于io还有很多其他可以控制层面和方式，如下

[root@localhost ~]# ls /cgroup/blkio/foo/

blkio.io_merged blkio.io_serviced blkio.reset_stats

blkio.throttle.io_serviced blkio.throttle.write_bps_device blkio.weight cgroup.procs

blkio.io_queued blkio.io_service_time blkio.sectors

blkio.throttle.read_bps_device blkio.throttle.write_iops_device blkio.weight_device notify_on_release

blkio.io_service_bytes blkio.io_wait_time blkio.throttle.io_service_bytes

blkio.throttle.read_iops_device blkio.time cgroup.event_control tasks

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