开发技术

Libvirt、Docker的基础技术-CGroups介绍

CGroups简介

CGroup 是 Control Groups 的缩写,是 Linux 内核提供的一种可以限制、记录、隔离进程组 (process groups) 所使用的物理资源 (如 cpu memory i/o 等等) 的机制,这种机制可以根据需求把一系列系统任务及其子任务整合(或分隔)到按资源划分等级的不同组内,从而为系统资源管理提供一个统一的框架。Libvirt将创建的虚拟机放到 Cgroups 划分的资源区中,从而实现所有虚拟机、部分虚拟机、单个虚拟机的资源控制,例如控制虚拟机的磁盘IO带宽。容器也是利用 CGroups 来限制cpu、io、内存、 网络等资源的。

CGroups的四大功能

资源限制:cgroups 可以对任务是要的资源总额进行限制。比如设定任务运行时使用的内存上限,一旦超出就发 OOM。
优先级分配:通过分配的 CPU 时间片数量和磁盘 IO 带宽,实际上就等同于控制了任务运行的优先级。
资源统计:cgoups 可以统计系统的资源使用量,比如 CPU 使用时长、内存用量等。这个功能非常适合当前云端产品按使用量计费的方式。
任务控制:cgroups 可以对任务执行挂起、恢复等操作。

CGroups的4个重要概念

  1. 任务(task)。在 Cgroups 中,任务就是系统的一个进程或线程,在 linux 系统中,内核本身的调度和管理并不对进程和线程进行区分,只是根据 clone 时传入的参数的不同来从概念上区分进程和线程;
  2. 控制组(Cgroup)。Cgroups 中的资源控制都是以Cgroup为单位实现。一个进程可以加入到某个Cgroup,也从一个进程组迁移到另一个Cgroup。一个Cgroup的进程可以使用 CGroups Cgroup为单位分配的资源,同时受到 CGroups Cgroup 为单位设定的限制;
  3. 层级(hierarchy)。层级有一系列 cgroup 以一个树状结构排列而成,每个层级通过绑定对应的子系统进行资源控制。层级中的 cgroup 节点可以包含零个或多个子节点,子节点继承父节点挂载的子系统。一个操作系统中可以有多个层级
  4. 子系统(subsystem)。一个子系统就是一个资源控制器,比如 cpu 子系统就是控制 cpu 时间分配的一个控制器,内存子系统可以限制内存的使用量。子系统必须附加(attach)到一个层级上才能起作用,一个子系统附加到某个层级以后,这个层级上的所有控制族群都受到这个子系统的控制。

CGroups和CGroup的区别

1.CGroupscgroupsLinux内核中的一个机制,我们用它来作容器资源的限制等功能。

2.CGroupcgroup中文叫做控制组。它是cgroups实现资源控制的一个基本单位。cgroup表示按某种资源控制标准划分而成的一个任务组。它其中包含有一个或多个任务。

4个重要概念之间的相互关系

1.每次在系统中创建新层级时,该系统中的所有任务都是那个层级的默认 cgroup(我们称之为 root cgroup,此 cgroup 在创建层级时自动创建,后面在该层级中创建的 cgroup 都是此 cgroup 的后代)的初始成员

2.一个子系统最多只能附加到一个层级;

3.一个层级可以附加多个子系统;

4.一个任务可以是多个 cgroup 的成员,但是这些 cgroup 必须在不同的层级;

5.系统中的进程(任务)创建子进程(任务)时,该子任务自动成为其父进程所在 cgroup 的成员。然后可根据需要将该子任务移动到不同的 cgroup 中,但开始时它总是继承其父任务的 cgroup

CGroups 层级图示例

如图所示的 CGroup 层级关系显示,CPU 和 Memory 两个子系统有自己独立的层级系统,而又通过 Task Group 取得关联关系。

Cgroups子系统介绍

  1. cpuset 这个子系统为 cgroup 中的任务分配独立 CPU(在多核系统)和内存节点。
  2. cpu 这个子系统使用调度程序提供对 CPU cgroup 任务访问。
  3. cpuacct 这个子系统自动生成 cgroup 中任务所使用的 CPU 报告。
  4. blkio 这个子系统为块设备设定I/O访问控制,比如物理设备(磁盘,固态硬盘,USB 等等)。
  5. memory 这个子系统设定 cgroup 中任务使用的内存限制,并自动生成由那些任务使用的内存资源报告。
  6. devices 这个子系统可允许或者拒绝 cgroup 中的任务访问设备。
  7. freezer 这个子系统挂起或者恢复 cgroup 中的任务。
  8. net_cls 这个子系统使用等级识别符(classid)标记网络数据包,这让linux流量控制器(tc)可以识别来自特定cgroup任务的数据包,并进行网络限制。
  9. perf_event:这个子系统可以使cgroup中的任务进行统一的性能测试。

可以在/proc/cgroups查看当前内核支持的子系统

CGroups典型应用架构

如图所示,CGroups 技术可以被用来在操作系统底层限制物理资源,起到 Container 的作用。图中每一个 JVM 进程对应一个 Container Cgroup 层级,通过 CGroup 提供的各类子系统,可以对每一个 JVM 进程对应的线程级别进行物理限制,这些限制包括 CPU、内存等等许多种类的资源。

CGroups的相关文件

CGroups 以文件的方式提供应用接口,我们可以通过 mount 命令来查看 cgroups 的挂载点:

查看下cgroups的子系统:

查看下cpu子系统下的控制组:

如图目录machine、system.slice、user.slice是现在已有的控制组。

这期就先到着,下期我们继续学习CGroups在Libvirt上的应用。

睿江云计算官网链接:https://www.eflycloud.com/home?from=RJ_0027

Be the First to comment.

Leave a Comment

电子邮件地址不会被公开。

55 views