CGroups

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基本信息

Linux 控制组，或称 cgroups，是 Linux 内核的一个特性，允许在进程组之间分配、限制和优先处理系统资源，如 CPU、内存和磁盘 I/O。它们提供了一种 管理和隔离资源使用 的机制，适用于资源限制、工作负载隔离和不同进程组之间的资源优先级等目的。

有 两个版本的 cgroups：版本 1 和版本 2。两者可以在系统上同时使用。主要区别在于 cgroups 版本 2 引入了 层次化的树状结构，使得在进程组之间进行更细致和详细的资源分配成为可能。此外，版本 2 还带来了各种增强功能，包括：

除了新的层次化组织，cgroups 版本 2 还引入了 其他几个变化和改进，例如对 新资源控制器 的支持、更好的遗留应用程序支持和性能提升。

总体而言，cgroups 版本 2 提供了更多功能和更好的性能，但在某些需要与旧系统兼容的场景中，仍然可以使用版本 1。

您可以通过查看 /proc/<pid> 中的 cgroup 文件来列出任何进程的 v1 和 v2 cgroups。您可以通过以下命令开始查看您 shell 的 cgroups：

$ cat /proc/self/cgroup
12:rdma:/
11:net_cls,net_prio:/
10:perf_event:/
9:cpuset:/
8:cpu,cpuacct:/user.slice
7:blkio:/user.slice
6:memory:/user.slice 5:pids:/user.slice/user-1000.slice/session-2.scope 4:devices:/user.slice
3:freezer:/
2:hugetlb:/testcgroup
1:name=systemd:/user.slice/user-1000.slice/session-2.scope
0::/user.slice/user-1000.slice/session-2.scope

输出结构如下：

• 数字 2–12：cgroups v1，每行代表一个不同的 cgroup。控制器在数字旁边指定。
• 数字 1：也是 cgroups v1，但仅用于管理目的（由例如 systemd 设置），并且没有控制器。
• 数字 0：表示 cgroups v2。没有列出控制器，这一行仅在仅运行 cgroups v2 的系统上存在。
• 名称是层次结构的，类似于文件路径，指示不同 cgroups 之间的结构和关系。
• 像 /user.slice 或 /system.slice 的名称 指定了 cgroups 的分类，user.slice 通常用于由 systemd 管理的登录会话，而 system.slice 用于系统服务。

查看 cgroups

文件系统通常用于访问 cgroups，与传统用于内核交互的 Unix 系统调用接口不同。要调查 shell 的 cgroup 配置，应检查 /proc/self/cgroup 文件，该文件显示 shell 的 cgroup。然后，通过导航到 /sys/fs/cgroup（或 /sys/fs/cgroup/unified）目录并找到一个与 cgroup 名称相同的目录，可以观察与 cgroup 相关的各种设置和资源使用信息。

cgroups 的关键接口文件以 cgroup 为前缀。cgroup.procs 文件可以使用标准命令如 cat 查看，列出 cgroup 中的进程。另一个文件 cgroup.threads 包含线程信息。

管理 shell 的 cgroups 通常包含两个控制器，用于调节内存使用和进程数量。要与控制器交互，应参考带有控制器前缀的文件。例如，pids.current 将被引用以确定 cgroup 中的线程数量。

值中 max 的指示表明 cgroup 没有特定限制。然而，由于 cgroups 的层次结构，限制可能由目录层次结构中较低级别的 cgroup 强加。

操作和创建 cgroups

通过 将其进程 ID (PID) 写入 cgroup.procs 文件 将进程分配给 cgroups。这需要 root 权限。例如，要添加一个进程：

echo [pid] > cgroup.procs

同样，修改 cgroup 属性，例如设置 PID 限制，是通过将所需值写入相关文件来完成的。要为 cgroup 设置最多 3,000 个 PID：

echo 3000 > pids.max

创建新的 cgroups 涉及在 cgroup 层次结构中创建一个新的子目录，这会提示内核自动生成必要的接口文件。尽管没有活动进程的 cgroups 可以使用 rmdir 删除，但要注意某些限制：

• 进程只能放置在叶子 cgroups 中（即层次结构中最嵌套的那些）。
• 一个 cgroup 不能拥有其父级中缺失的控制器。
• 子 cgroups 的控制器必须在 cgroup.subtree_control 文件中显式声明。例如，要在子 cgroup 中启用 CPU 和 PID 控制器：

echo "+cpu +pids" > cgroup.subtree_control

root cgroup 是这些规则的一个例外，允许直接放置进程。这可以用来将进程从 systemd 管理中移除。

监控 cgroup 内的 CPU 使用情况 可以通过 cpu.stat 文件实现，该文件显示总的 CPU 时间消耗，有助于跟踪服务的子进程的使用情况：

References

• 书籍：Linux 工作原理，第 3 版：每个超级用户应该知道的内容，作者：Brian Ward