Linux资源控制-CPU和内存

主要介绍Linux下， 如果对进程的CPU和内存资源的使用情况进行控制的方法。

每个进程能够占用CPU多长时间, 什么时候能够占用CPU是和系统的调度密切相关的.

Linux系统中有多种调度策略, 各种调度策略有其适用的场景, 也很难说哪种调度策略是最优的.

Linux的调度策略可以参见代码: include/linux/sched.h

/* * Scheduling policies */#define SCHED_NORMAL        0#define SCHED_FIFO        1#define SCHED_RR        2#define SCHED_BATCH        3/* SCHED_ISO: reserved but not implemented yet */#define SCHED_IDLE        5/* Can be ORed in to make sure the PRocess is reverted back to SCHED_NORMAL on fork */#define SCHED_RESET_ON_FORK     0x40000000

Linux 系统也提供了修改调度策略的命令和系统调用接口.

调用接口请查询相关文档, 这里主要介绍一下修改调度策略的命令 - chrt.

# 在一个终端中执行sleep 1000# 打开另一个终端ps -ef | grep sleep  # 找出 sleep 1000 的pid, 这里假设是 1234chrt -p 1234         # 可以查看 pid=1234 的进程的 调度策略, 输入如下:      pid 1234's current scheduling policy: SCHED_OTHER      pid 1234's current scheduling priority: 0chrt -p -f 10 1234   # 修改调度策略为 SCHED_FIFO, 并且优先级为10chrt -p 1234         # 再次查看调度策略      pid 1234's current scheduling policy: SCHED_FIFO      pid 1234's current scheduling priority: 10

补充:

1. chrt 也可以直接指定一条命令, 并设置这条命令的优先级的调度策略, 具体查看 chrt --help
2. 查看一个进程的调度策略, 除了使用 chrt 命令之外, 还可以 cat /proc/<PID>/sched

所谓的实时进程, 也就是那些对响应时间要求比较高的进程.

这类进程需要在限定的时间内处理用户的请求, 因此, 在限定的这段时间内, 需要占用所有CPU资源, 并且不能被其它进程打断.

在这种情况下, 如果实时进程中出现了类似死循环之类的情况, 就会导致整个系统无响应.

因为实时进程的CPU优先级高, 并且未处理完之前是不会释放CPU资源的.

所以, 内核中需要有一种方式来限制实时进程的CPU资源占用.

1. 获取当前系统的设置

sysctl -n kernel.sched_rt_period_us   # 实时进程调度的单位CPU时间 1 秒1000000sysctl -n kernel.sched_rt_runtime_us  # 实时进程在 1 秒中实际占用的CPU时间, 0.95秒950000

这个设置说明实时进程在运行时并不是完全占用CPU的, 每1秒中有0.05秒的时间可以给其它进程运行.

这样既不会对实时进程的响应时间造成太大的影响, 也避免了实时进程卡住时导致整个系统无响应.

2. 设置实时进程占用CPU时间

上面的默认设置中, 实时进程占用 95% 的CPU时间. 如果觉得占用的太多或太少, 都是可以调整的.比如:

sysctl -w kernel.sched_rt_runtime_us=900000    # 设置实时进程每1秒中只占0.9秒的CPU时间kernel.sched_rt_runtime_us = 900000sysctl -n kernel.sched_rt_runtime_us 900000

整体设置是针对整个系统的, 我们也可以通过 cgroup 来对一组进程的CPU资源进行控制.

如果想在 cgroup 中对 sched_rt_period_us 和 sched_rt_runtime_us 进行控制, 需要内核编译选项 CONFIG_RT_GROUP_SCHED=y

查看当前系统的内核编译选项方法如下: (debian 7.6 系统)

cat /boot/config-`uname -r`

查看 CONFIG_RT_GROUP_SCHED 是否启用

cat /boot/config-`uname -r` | grep -i rt_group# CONFIG_RT_GROUP_SCHED is not set

debian 7.6 默认没有启动这个选项, 所以挂载cgroup之后, 没有设置 sched_rt_period_us 和 sched_rt_runtime_us 的文件

mkdir /mnt/cgroupmount -t cgroup cgroup /mnt/cgroup/cd /mnt/cgroup/ls -ltotal 0-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 blkio.io_merged-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 blkio.io_queued-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 blkio.io_service_bytes-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 blkio.io_serviced-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 blkio.io_service_time-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 blkio.io_wait_time--w------- 1 root root 0 Aug 28 09:06 blkio.reset_stats-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 blkio.sectors-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 blkio.time-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 blkio.weight-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 blkio.weight_device-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 cgroup.clone_children--w--w--w- 1 root root 0 Aug 28 09:06 cgroup.event_control-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 cgroup.procs-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 cpuacct.stat-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 cpuacct.usage-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 cpuacct.usage_percpu-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 cpuset.cpu_exclusive-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 cpuset.cpus-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 cpuset.mem_exclusive-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 cpuset.mem_hardwall-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 cpuset.memory_migrate-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 cpuset.memory_pressure-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 cpuset.memory_pressure_enabled-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 cpuset.memory_spread_page-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 cpuset.memory_spread_slab-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 cpuset.mems-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 cpuset.sched_load_balance-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 cpuset.sched_relax_domain_level-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 cpu.shares--w------- 1 root root 0 Aug 28 09:06 devices.allow--w------- 1 root root 0 Aug 28 09:06 devices.deny-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 devices.list-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 net_cls.classid-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 notify_on_release-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 release_agent-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 tasks

果然, 只有cpu.share, 没有 cpu.sched_rt_period_us 和 cpu.sched_rt_runtime_us

没办法, 重新编译内核, 编译内核的具体方法参见: 编译Linux内核

为了节约时间, 我们用 make localmodconfig 来创建 .config 文件, 然后修改其中的 CONFIG_RT_GROUP_SCHED=y

下载源码等等参见: 编译Linux内核, 主要步骤如下:

cd /path/to/linux-source-3.2make localmodconfigvim .config   # 设置 CONFIG_RT_GROUP_SCHED=y 并保存makemake modules_installmake installreboot      # 重启之前看看 /boot/grub/grub.cfg 中, 默认启动的是不是新安装的内核

启动到新内核, 再次查看内核选项 CONFIG_RT_GROUP_SCHED 是否启用

cat /boot/config-`uname -r` | grep -i rt_groupCONFIG_RT_GROUP_SCHED=y       # 已启用

再次挂载 cgroup 文件系统, 发现多了2个配置文件, cpu.rt_period_us 和 cpu.rt_runtime_us

mount -t cgroup cgroup /mnt/cgroup/cd /mnt/cgroup/ls -ltotal 0-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 blkio.io_merged-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 blkio.io_queued-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 blkio.io_service_bytes-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 blkio.io_serviced-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 blkio.io_service_time-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 blkio.io_wait_time--w------- 1 root root 0 Aug 28 09:53 blkio.reset_stats-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 blkio.sectors-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 blkio.time-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 blkio.weight-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 blkio.weight_device-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 cgroup.clone_children--w--w--w- 1 root root 0 Aug 28 09:53 cgroup.event_control-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 cgroup.procs-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 cpuacct.stat-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 cpuacct.usage-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 cpuacct.usage_percpu-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 cpu.rt_period_us-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 cpu.rt_runtime_us-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 cpuset.cpu_exclusive-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 cpuset.cpus-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 cpuset.mem_exclusive-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 cpuset.mem_hardwall-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 cpuset.memory_migrate-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 cpuset.memory_pressure-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 cpuset.memory_pressure_enabled-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 cpuset.memory_spread_page-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 cpuset.memory_spread_slab-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 cpuset.mems-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 cpuset.sched_load_balance-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 cpuset.sched_relax_domain_level-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 cpu.shares--w------- 1 root root 0 Aug 28 09:53 devices.allow--w------- 1 root root 0 Aug 28 09:53 devices.deny-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 devices.list-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 net_cls.classid-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 notify_on_release-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 release_agent-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 taskscat cpu.rt_period_us 1000000cat cpu.rt_runtime_us 950000

通过配置 cpu.rt_period_us 和 cpu.rt_runtime_us 就可以对 cgroup 中的进程组中的实时进程进行 CPU使用时间的控制.

上面主要介绍资源的一些理论基础, 下面通过一些实例演示如果通过 cgroup 来控制进程所使用的 CPU和内存 资源.

Linux对CPU 和 内存的控制有对应的 cgroup 子系统 cpuset 和 memory

对各个 *子cgroup* 的CPU占用率进行控制主要依靠每个 *子cgroup* 的 cpu.shares 文件

直接用实验过程来说话, 其中加入了一些注释.

# 安装需要的软件apt-get install stress     # 让CPU达到 100% 的压力工具apt-get install sysstat    # 查看系统CPU, 内存, 磁盘, 网络等资源使用情况的工具

1. 挂载 cgroup 文件系统 (注意加上 -o cpu 的选项)
2. 在 cgroup中创建 2个子cgroup A 和 B
3. 默认情况下, cgroup A 和 cgroup B 中的 cpu.shares 中的数值都是 1024
4. 在 A 和 B 中用 stress 工具使其 CPU占用率达到 100%
5. top 命令查看 A 和 B 中进程分别占用的 CPU (应该都是 50%)

# 挂载 cgroup 文件系统mount -t cgroup -o cpu cgroup /mnt/cgroup/cd /mnt/cgroupls -ltotal 0-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 blkio.io_merged-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 blkio.io_queued-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 blkio.io_service_bytes-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 blkio.io_serviced-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 blkio.io_service_time-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 blkio.io_wait_time--w------- 1 root root 0 Aug 28 11:29 blkio.reset_stats-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 blkio.sectors-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 blkio.time-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 blkio.weight-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 blkio.weight_device-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 cgroup.clone_children--w--w--w- 1 root root 0 Aug 28 11:29 cgroup.event_control-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 cgroup.procs-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 cpuacct.stat-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 cpuacct.usage-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 cpuacct.usage_percpu-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 cpuset.cpu_exclusive-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 cpuset.cpus-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 cpuset.mem_exclusive-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 cpuset.mem_hardwall-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 cpuset.memory_migrate-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 cpuset.memory_pressure-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 cpuset.memory_pressure_enabled-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 cpuset.memory_spread_page-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 cpuset.memory_spread_slab-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 cpuset.mems-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 cpuset.sched_load_balance-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 cpuset.sched_relax_domain_level-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 cpu.shares--w------- 1 root root 0 Aug 28 11:29 devices.allow--w------- 1 root root 0 Aug 28 11:29 devices.deny-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 devices.list-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 net_cls.classid-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 notify_on_release-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 release_agent-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 11:29 tasks# 创建 子cgroup A 和 Bmkdir {A,B}cat A/cpu.shares 1024cat B/cpu.shares 1024# 在 A 和 B 中分别通过 stress 工具使其CPU使用率达到 100%echo $$ > A/tasks  # 将当前的 SHELL 加入到 cgroup A中stress -c 2    # 这里-c 2 是因为测试机器是双核, 要在2个核上都产生 100% 的CPU 占用率# 另外打开一个 shell 窗口, 并将这个shell 加入到 cgroup B中echo $$ > B/tasks  # 将当前的 SHELL 加入到 cgroup B中stress -c 2    # 在2个核上都产生 100% 的CPU 占用率# 再打开一个 shell 窗口, 用top命令查看 CPU占用情况toptop - 14:10:32 up 43 min,  3 users,  load average: 2.31, 1.24, 0.62Tasks:  78 total,   5 running,  73 sleeping,   0 stopped,   0 zombie%Cpu(s):100.0 us,  0.0 sy,  0.0 ni,  0.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 stKiB Mem:   1887872 total,   114744 used,  1773128 free,    10472 buffersKiB Swap:  3982332 total,        0 used,  3982332 free,    45068 cached PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S  %CPU %MEM    TIME+  COMMAND                                                                                                                      3350 root      20   0  6524   92    0 R  49.9  0.0   0:08.73 stress                                                                                                                       3351 root      20   0  6524   92    0 R  49.9  0.0   0:08.67 stress                                                                                                                       3353 root      20   0  6524   92    0 R  49.9  0.0   0:07.35 stress                                                                                                                       3354 root      20   0  6524   92    0 R  49.9  0.0   0:07.36 stress                    # 查看这 4 个stress 进程是否分别属于 A 和 Bcat /mnt/cgroup/A/tasks 294533493350   <-- stress 进程3351   <-- stress 进程cat /mnt/cgroup/B/tasks 299633523353   <-- stress 进程3354   <-- stress 进程

可以看出, A和B组中的 2个stress 进程的CPU使用率相加都是 100%,

由于我测试的电脑是双核, top所看到的CPU最大使用率是 200%, 所以和预期一致, A和B组各占CPU总资源的 1/2

1. 环境同 实例1, 不再重新挂载 cgroup 文件系统, 也不在重建 A 和 B
2. A group 的 cpu.shares 文件不变, 值为 1024
3. B group 的 cpu.shares 文件中的值改为 512, 这样, 相当于B占用CPU总资源的 1/3 (因为 512 / (512+1024) = 1/3)
4. 同实例1, 通过2个shell窗口, 分别是 A 和 B 的CPU使用率达到 100%, 然后通过 top 查看CPU使用情况

# 在 B 中shell 窗口执行以下命令cat B/cpu.shares 1024echo 512 > B/cpu.shares cat B/cpu.shares 512stress -c 2# 在 A 中 shell 窗口执行以下命令stress -c 2# 在第3个 shell 窗口, 也就是 非A, 非B 的那个 shell 窗口, 用 top 查看cpu使用情况toptop - 14:13:18 up 46 min,  3 users,  load average: 2.24, 1.92, 1.01Tasks:  78 total,   5 running,  73 sleeping,   0 stopped,   0 zombie%Cpu(s):100.0 us,  0.0 sy,  0.0 ni,  0.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 stKiB Mem:   1887872 total,   114744 used,  1773128 free,    10488 buffersKiB Swap:  3982332 total,        0 used,  3982332 free,    45068 cached PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S  %CPU %MEM    TIME+  COMMAND                                                                                                                      3376 root      20   0  6524   88    0 R  66.6  0.0   0:06.29 stress                                                                                                                       3377 root      20   0  6524   88    0 R  66.6  0.0   0:06.30 stress                                                                                                                       3373 root      20   0  6524   88    0 R  33.3  0.0   0:04.33 stress                                                                                                                       3374 root      20   0  6524   88    0 R  33.3  0.0   0:04.32 stress               # 查看这 4 个stress 进程是否分别属于 A 和 Bcat /mnt/cgroup/A/tasks 294533753376    <-- stress 进程3377    <-- stress 进程cat /mnt/cgroup/B/tasks 299633723373    <-- stress 进程3374    <-- stress 进程

很明显, A 组中的2个进程占用了CPU总量的 2/3 左右, B组中的2个进程占用了CPU总量的 1/3 左右.

上面的实例中, 虽然能够控制每个组的CPU的总体占用率, 但是不能控制某个组的进程固定在某个物理CPU上运行.

要想将 cgroup 绑定到某个固定的CPU上, 需要使用 cpuset 子系统.

首先, 查看系统是否支持 cpuset 子系统, 也就是看内核编译选项 CONFIG_CPUSETS 是否设为y

cat /boot/config-`uname -r` | grep -i cpusetsCONFIG_CPUSETS=y

我的测试系统是支持的, 如果你的系统不支持, 就需要重新编译内核了.......

然后, 用下面的例子演示将 A 和 B中的 stress 都指定到1个CPU上后的情况

1. 卸载当前的 cgroup
2. 再次挂载 cgroup 文件系统, 并指定 -o cpuset
3. 指定 A 的物理CPU为 0 (双核CPU的每个核编号分别是 CPU0, CPU1)
4. 指定 B 的物理CPU也为 0
5. 重复 实例1 中的步骤, 观察发生的变化

umount /mnt/cgroupmount -t cgroup -o cpuset cgroup /mnt/cgroup/cd /mnt/cgroupls -ltotal 0-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 14:39 cgroup.clone_children--w--w--w- 1 root root 0 Aug 28 14:39 cgroup.event_control-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 14:39 cgroup.procs-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 14:39 cpuset.cpu_exclusive-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 14:39 cpuset.cpus    <-- 这个就是设置关联物理CPU的文件-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 14:39 cpuset.mem_exclusive-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 14:39 cpuset.mem_hardwall-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 14:39 cpuset.memory_migrate-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 14:39 cpuset.memory_pressure-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 14:39 cpuset.memory_pressure_enabled-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 14:39 cpuset.memory_spread_page-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 14:39 cpuset.memory_spread_slab-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 14:39 cpuset.mems-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 14:39 cpuset.sched_load_balance-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 14:39 cpuset.sched_relax_domain_level-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 14:39 notify_on_release-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 14:39 release_agent-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 14:39 tasks# 创建子cgroup A 和 Bmkdir {A,B}cat A/cpuset.cpus            <--  默认是空的echo 0 > A/cpuset.cpuscat A/cpuset.cpus 0echo 0 > B/cpuset.cpus   # 同样, 设置B组也绑定到CPU0# 当前Shell加入到 A组echo $$ > /mnt/cgroup/A/tasks -bash: echo: write error: No space left on device

如果出现上述错误, 只需要再设置 /mnt/cgroup/A/cpuset.mems 即可. (参考: http://serverfault.com/questions/579555/cgroup-no-space-left-on-device)

# 同时设置 A 的 cpuset.cpus 和 cpuset.memsecho 0 > A/cpuset.cpusecho 0 > A/cpuset.mems# B组也同样设置echo 0 > B/cpuset.cpusecho 0 > B/cpuset.mems# 将当前 shell 加入到 A组echo $$ > /mnt/cgroup/A/tasks   <-- 设置过 cpuset.mems 后, 就没有出错了stress -c 2# 再打开一个Shell窗口, 并加入到 B组echo $$ > /mnt/cgroup/B/tasksstress -c 2# 再打开第3个 shell 窗口, 用top命令查看CPU使用情况toptop - 15:13:29 up  1:46,  3 users,  load average: 1.01, 0.24, 0.12Tasks:  78 total,   5 running,  73 sleeping,   0 stopped,   0 zombie%Cpu(s): 50.0 us,  0.0 sy,  0.0 ni, 50.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 stKiB Mem:   1887872 total,   117216 used,  1770656 free,    11144 buffersKiB Swap:  3982332 total,        0 used,  3982332 free,    47088 cached PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S  %CPU %MEM    TIME+  COMMAND                                                                                                                      3830 root      20   0  6524   92    0 R  25.0  0.0   0:04.96 stress                                                                                                                       3831 root      20   0  6524   92    0 R  25.0  0.0   0:04.97 stress                                                                                                                       3834 root      20   0  6524   92    0 R  25.0  0.0   0:03.56 stress                                                                                                                       3833 root      20   0  6524   92    0 R  24.6  0.0   0:03.56 stress

从上面的结果可以看出, 虽然 stress 命令指定了 -c 2(意思是在2个CPU上运行), 但是由于A和B都只绑定了CPU0,

所以虽然是双核的机器, 它们所占用的CPU总量却只有 100%, 而不是实例1 中的 200%.

如果将B组的物理CPU绑定到CPU1, 那么应该所有 stress 的进程都占用 50%, CPU资源的总量变为 200%.

下面将B组的物理CPU绑定为CPU1, 看看结果是否和我们的预期一样.

# 在 B组的 shell 窗口中执行以下命令echo 1 > /mnt/cgroup/B/cpuset.cpuscat /mnt/cgroup/B/cpuset.cpus1stress -c 2# 在 A组的 shell 窗口中执行以下命令stress -c 2# 在第3个shell窗口中用top命令查看执行结果toptop - 15:20:07 up  1:53,  3 users,  load average: 0.38, 0.83, 0.56Tasks:  78 total,   5 running,  73 sleeping,   0 stopped,   0 zombie%Cpu(s):100.0 us,  0.0 sy,  0.0 ni,  0.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 stKiB Mem:   1887872 total,   117340 used,  1770532 free,    11168 buffersKiB Swap:  3982332 total,        0 used,  3982332 free,    47088 cached  PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S  %CPU %MEM    TIME+  COMMAND                                                                                                                       3854 root      20   0  6524   88    0 R  49.9  0.0   0:03.76 stress                                                                                                                        3857 root      20   0  6524   92    0 R  49.9  0.0   0:02.29 stress                                                                                                                        3858 root      20   0  6524   92    0 R  49.9  0.0   0:02.29 stress                                                                                                                        3855 root      20   0  6524   88    0 R  49.6  0.0   0:03.76 stress

果然, 和预期一致. A组中的 stress 和 B组中的 stress 在各自的物理CPU上都占用了 100% 左右的CPU使用率.

cgroup 对内存的控制也很简单, 只要挂载cgroup时, 指定 -o memory

# 首先之前挂载的 cpuset 子系统umount /mnt/cgroup# 挂载cgroup 文件系统, 指定 -o memeorymount -o memory -t cgroup memcg /mnt/cgroup/mount: special device memcg does not exist

出现以上错误的原因可能是因为debian系统中, 默认没有启动 cgroup 的memory子系统. 可以通过以下方法确认:

cat /proc/cgroups #subsys_name    hierarchy    num_cgroups    enabledcpuset    0    1    1cpu    0    1    1cpuacct    0    1    1memory    1    1    0              <-- 这里的 enabled 是 0devices    0    1    1freezer    0    1    1net_cls    0    1    1blkio    0    1    1perf_event    0    1    1

为了默认启用memory子系统, 可以设置 grub选项

vim /etc/default/grub# 修改 GRUB_CMDLINE_LINUX=""  ==> GRUB_CMDLINE_LINUX="cgroup_enable=memory"# 保存后, 更新grub.cfgupdate-grubreboot

重启之后, 发现 /proc/cgroups 中的memory已经 enabled, 并且也可以挂载 memcg了

cat /proc/cgroups #subsys_name    hierarchy    num_cgroups    enabledcpuset    0    1    1cpu    0    1    1cpuacct    0    1    1memory    1    1    1devices    0    1    1freezer    0    1    1net_cls    0    1    1blkio    0    1    1perf_event    0    1    1# 挂载cgroup 的memory子系统mount -t cgroup -o memory memcg /mnt/cgroupls -l /mnt/cgroup/   <-- 可以看到有很多 memory 相关的配置total 0-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 15:54 cgroup.clone_children--w--w--w- 1 root root 0 Aug 28 15:54 cgroup.event_control-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 15:54 cgroup.procs-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 15:54 memory.failcnt--w------- 1 root root 0 Aug 28 15:54 memory.force_empty-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 15:54 memory.limit_in_bytes   <-- 限制内存使用的配置文件-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 15:54 memory.max_usage_in_bytes-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 15:54 memory.move_charge_at_immigrate-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 15:54 memory.numa_stat-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 15:54 memory.oom_control-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 15:54 memory.soft_limit_in_bytes-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 15:54 memory.stat-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 15:54 memory.swappiness-r--r--r-- 1 root root 0 Aug 28 15:54 memory.usage_in_bytes-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 15:54 memory.use_hierarchy-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 15:54 notify_on_release-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 15:54 release_agent-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 15:54 tasks

开始实验：

1. 重启系统 (为了保证内存的干净)
2. 挂载 memcg
3. 在挂载的 /mnt/cgroup 中创建 组A
4. 将当前shell 加入到 组A
5. 不限制组A的内存, 压缩内核源码包, 并观察压缩前后内存的变化
6. 重复步骤 1 ~ 4
7. 限制组A的内存为 10MB, 再次压缩内核源码包, 并观察压缩前后内存的变化

# 重启系统reboot# 挂载 memcgmount -t cgroup -o memory memcg /mnt/cgroup# 创建 组Amkdir /mnt/cgroup/A# 将当前 shell 加入到组Aecho $$ > /mnt/cgroup/A/tasks# 测试不限制内存时, 内存的使用情况, 这里不用linux源码也可以, 但最好用个大点的文件夹来压缩, 以便更容易看出内存的变化.free -m; tar czvf linux-source-3.2.tar.gz /path/to/linux-source-3.2/ > /dev/null; free -m;             total       used       free     shared    buffers     cachedMem:          1843        122       1721          0          9         43-/+ buffers/cache:         68       1774Swap:         3888          0       3888             total       used       free     shared    buffers     cachedMem:          1843       1744         99          0         26       1614-/+ buffers/cache:        104       1739Swap:         3888          0       3888# 重启系统reboot# 挂载 memcgmount -t cgroup -o memory memcg /mnt/cgroup# 创建 组Amkdir /mnt/cgroup/A# 将当前 shell 加入到组Aecho $$ > /mnt/cgroup/A/tasks# 限制 组A 的内存使用量最大为 10MBecho 10M > /mnt/cgroup/A/memory.limit_in_bytes# 测试限制内存为 10MB 时, 内存的使用情况.rm -rf linux-source-3.2.tar.gzfree -m; tar czvf linux-source-3.2.tar.gz /path/to/linux-source-3.2/ > /dev/null; free -m;             total       used       free     shared    buffers     cachedMem:          1843        122       1721          0         10         43-/+ buffers/cache:         68       1774Swap:         3888          0       3888             total       used       free     shared    buffers     cachedMem:          1843        194       1649          0         14         48-/+ buffers/cache:        131       1712Swap:         3888          0       3888

从上面的结果可以看出限制内存是起了作用的.

不限制内存时, tar 压缩前后 buffer + cache 内存从 (9MB + 43MB) ==> (26MB + 1614MB) 增大了 1588MB

限制内存后, tar 压缩前后 buffer + cache 内存从 (10MB + 43MB) ==> (14MB + 48MB) 增大了 9MB

简单的实验就发现 cgroup 如此强大的控制能力(而且配置也很简单), 这也就难怪LXC等容器技术能如此强大, 如此流行.

cgroup 的配置文件很多, 上面的实例中只简单使用了其中的几个配置文件, 如果想深入了解 cgroup, 更好的利用cgroup的话,

还得找个介绍cgroup配置文件的文档来研究一下, 这篇博客提供的内容还远远不够.