Docker-04：CGroups资源控制组
在 Docker 技术中，Cgroups（Control Groups） 是 Linux 内核提供的资源隔离与管理机制，用于限制、分配和监控进程组的硬件资源（如 CPU、内存、磁盘 I/O 等）。它通过层级化的控制组实现对容器资源的精细化控制，是 Docker 实现资源隔离的核心技术之一。
一、CGroups的原理
1.分层控制组结构
Cgroups 通过虚拟文件系统（通常挂载于 /sys/fs/cgroup/）管理资源，每个子目录代表一个控制组（Control Group）。控制组按树形层级组织，子组继承父组的资源限制，并支持自定义配额。
示例层级：
·/sys/fs/cgroup/cpu/docker/容器ID/
·/sys/fs/cgroup/memory/docker/容器ID/
2.子系统（subsystems）
每个子系统负责一类资源的控制，docker常用的子系统包括：
·cpu：限制CPU使用率（配额、权重）
·memory：限制内存用量，触发oom（内存溢出）时终止进程
·blkio：限制块设备I/O
·cpuset：绑定进程到特定CPU核或内存节点
·devices：控制设备访问权限
·net_cls：标记网络数据包，配合浏览控制工具限流
3.资源限制机制
通过配置文件动态调整参数（如 cpu.cfs_quota_us 设置时间片配额），进程加入控制组后，其资源消耗受组内配置约束。例如：
·向asks 文件写入进程 PID 将其纳入控制组。
·资源超限时（如内存超限），内核触发回收或终止进程。
4.Cgroups v1与V2的演进
V1：各子系统独立管理，灵活性高但配置复杂，易出现冲突。
V2：统一层级结构，简化管理并增强一致性（如单一 cgroup.controllers 文件）。
二、Cgroups在docker中的作用
1.资源限制：防止单个容器耗尽宿主机资源（如 CPU 占用 100% 或内存泄漏）。
2.优先级分配：通过权重（如 cpu.shares）分配资源。例如：高优先级容器可获更多 CPU 时间片。
3.资源统计：实时监控资源使用量（如 memory.usage_in_bytes），为计费或调度提供数据。
4.隔离性：结合 Namespace 实现进程、网络、文件系统的全面隔离，构成容器安全边界。
三、实例：使用Cgroups限制docker容器的CPU资源
场景描述：
限制一个 Redis 容器最多使用 1 个 CPU 核心的 50%。
步骤：
1.启动容器并设置限制
通过 Docker 命令指定资源参数：
docker run -d --name=redis --cpus=0.5 redis:alpine2.Cgroups自动生成
Docker 在 /sys/fs/cgroup/cpu/docker/<容器ID>/ 目录下创建控制组，并写入参数：
·cpu.cfs_period_us：CPU 周期（默认 100,000 微秒 = 100ms）；
·cpu.cfs_quota_us：容器在周期内最大可使用时间（50% → 50,000 微秒）。
# 查看配置cat /sys/fs/cgroup/cpu/docker/<容器ID>/cpu.cfs_quota_us# 输出：500003.效果验证
1）容器内进程的 CPU 使用率被限制在 50% 以内（通过 top 命令观察）。
2）若进程试图超限，Linux 内核会将其挂起直至下一个周期。
四、总结
1.原理核心：Cgroups 通过层级化的控制组和子系统，以配置文件动态约束进程资源。
2.核心作用：保障容器间资源公平性、隔离性及宿主机的稳定性。
3.演进趋势：Cgroups v2 通过统一层级简化管理，逐渐成为主流。