Linux下如何使用cgroups管理CPU資源

Linux下如何使用cgroups管理CPU資源

　　通過前面的介紹，我們了解到Linux中cgroups可用來限制cpu資源，那么具體要如何實現呢?下面學習啦小編就給大家介紹下Linux中如何使用cgroups來限制cpu資源。

　　這回說說怎樣通過 cgroups 來管理 cpu 資源。先說控制進程的 cpu 使用。在一個機器上運行多個可能消耗大量資源的程序時，我們不希望出現某個程序占據了所有的資源，導致其他程序無法正常運行，或者造成系統假死無法維護。這時候用 cgroups 就可以很好地控制進程的資源占用。這里單說 cpu 資源。

　　cgroups 里，可以用 cpu.cfs_period_us 和 cpu.cfs_quota_us 來限制該組中的所有進程在單位時間里可以使用的 cpu 時間。這里的 cfs 是完全公平調度器的縮寫。cpu.cfs_period_us 就是時間周期，默認為 100000，即百毫秒。cpu.cfs_quota_us 就是在這期間內可使用的 cpu 時間，默認 -1，即無限制。

　　跑一個耗 cpu 的程序

　　代碼如下：

　　# echo ‘while True： pass’|python &

　　[1] 1532

　　top 一下可以看到，這進程占了 100% 的 cpu

　　代碼如下：

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

　　1532 root 20 0 112m 3684 1708 R 99.6 0.7 0:30.42 python

　　。。。

　　然后就來對這個進程做一下限制。先把 /foo 這個控制組的限制修改一下，然后把進程加入進去。

　　代碼如下：

　　echo 50000 》/sys/fs/cgroup/cpu/foo/cpu.cfs_quota_us

　　echo 1532 》/sys/fs/group/cpu/foo/tasks

　　可見，修改設置只需要寫入相應文件，將進程加入 cgroup 也只需將 pid 寫入到其中的 tasks 文件即可。這里將 cpu.cfs_quota_us 設為 50000，相對于 cpu.cfs_period_us 的 100000 即 50%。再 top 一下看看效果。

　　代碼如下：

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

　　1532 root 20 0 112m 3684 1708 R 50.2 0.7 5:00.31 python

　　。。。

　　可以看到，進程的 cpu 占用已經被成功地限制到了 50% 。這里，測試的虛擬機只有一個核心。在多核情況下，看到的值會不一樣。另外，cfs_quota_us 也是可以大于 cfs_period_us 的，這主要是對于多核情況。有 n 個核時，一個控制組中的進程自然最多就能用到 n 倍的 cpu 時間。

　　這兩個值在 cgroups 層次中是有限制的，下層的資源不能超過上層。具體的說，就是下層的 cpu.cfs_period_us 值不能小于上層的值，cpu.cfs_quota_us 值不能大于上層的值。

　　另外的一組 cpu.rt_period_us、cpu.rt_runtime_us 對應的是實時進程的限制，平時可能不會有機會用到。

　　在 cpu 子系統中，cpu.stat 就是用前面那種方法做的資源限制的統計了。nr_periods、nr_throttled 就是總共經過的周期，和其中受限制的周期。throttled_time 就是總共被控制組掐掉的 cpu 使用時間。

　　還有個 cpu.shares， 它也是用來限制 cpu 使用的。但是與 cpu.cfs_quota_us、cpu.cfs_period_us 有挺大區別。cpu.shares 不是限制進程能使用的絕對的 cpu 時間，而是控制各個組之間的配額。比如

　　代碼如下：

　　/cpu/cpu.shares ： 1024

　　/cpu/foo/cpu.shares ： 2048

　　那么當兩個組中的進程都滿負荷運行時，/foo 中的進程所能占用的 cpu 就是 / 中的進程的兩倍。如果再建一個 /foo/bar 的 cpu.shares 也是 1024，且也有滿負荷運行的進程，那 /、/foo、/foo/bar 的 cpu 占用比就是 1:2：1 。前面說的是各自都跑滿的情況。如果其他控制組中的進程閑著，那某一個組的進程完全可以用滿全部 cpu。可見通常情況下，這種方式在保證公平的情況下能更充分利用資源。

　　此外，還可以限定進程可以使用哪些 cpu 核心。cpuset 子系統就是處理進程可以使用的 cpu 核心和內存節點，以及其他一些相關配置。這部分的很多配置都和 NUMA 有關。其中 cpuset.cpus、cpuset.mems 就是用來限制進程可以使用的 cpu 核心和內存節點的。這兩個參數中 cpu 核心、內存節點都用 id 表示，之間用 “，” 分隔。比如 0，1，2 。也可以用 “-” 表示范圍，如 0-3 。兩者可以結合起來用。如“0-2，6，7”。在添加進程前，cpuset.cpus、cpuset.mems 必須同時設置，而且必須是兼容的，否則會出錯。例如

　　代碼如下：

　　# echo 0 》/sys/fs/cgroup/cpuset/foo/cpuset.cpus

　　# echo 0 》/sys/fs/cgroup/cpuset/foo/cpuset.mems

　　這樣， /foo 中的進程只能使用 cpu0 和內存節點0。用

　　代碼如下：

　　# cat /proc/《pid》/status|grep ‘_allowed_list’

　　可以驗證效果。

　　cgroups 除了用來限制資源使用外，還有資源統計的功能。做云計算的計費就可以用到它。有一個 cpuacct 子系統專門用來做 cpu 資源統計。cpuacct.stat 統計了該控制組中進程用戶態和內核態的 cpu 使用量，單位是 USER_HZ，也就是 jiffies、cpu 滴答數。每秒的滴答數可以用 getconf CLK_TCK 來獲取，通常是 100。將看到的值除以這個值就可以換算成秒。

　　cpuacct.usage 和 cpuacct.usage_percpu 是該控制組中進程消耗的 cpu 時間，單位是納秒。后者是分 cpu 統計的。

　　P.S. 2014-4-22

　　發現在 SLES 11 sp2、sp3 ，對應內核版本 3.0.13、 3.0.76 中，對 cpu 子系統，將 pid 寫入 cgroup.procs 不會實際生效，要寫入 tasks 才行。在其他環境中，更高版本或更低版本內核上均未發現

　　上面就是Linux中使用cgroups控制cpu資源的方法介紹了，如果你運行的程序占用過多資源，可以使用cgroups控制cpu資源，趕緊試試看吧。