CGroups资源控制实战【Linux】

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1. 基础知识

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1.1 pidstat

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1. 概述

• pidstat是sysstat的一个命令，用于监控全部或指定进程的CPU、内存、线程、设备IO等系统资源的占用情况。pidstat第一次采样显示自系统启动开始的各项统计信息，后续采样将显示自上次运行命令后的统计信息。用户可以通过指定统计的次数和时间来获得所需的统计信息。

2. 语法：

pidstat [选项] [<时间间隔>] [<次数>]

• 参数：
  • -u：默认参数，显示各进程的CPU使用统计；
  • -r：显示各进程的内存使用统计；
  • -d：显示各进程的IO使用情况；
  • -p： 指定进程号，ALL表示所有进程；
  • -C：指定命令；
  • -l：显示命令名和所有参数。

3. 安装（Ubuntu）

#卸载
apt remove sysstat -y
# 安装
apt install sysstat -y

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1.2 stress

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1. 概述

• stress是Linux的一个压力测试工具，可以对CPU、Memory、IO、磁盘进行压力测试。

2. 语法

stress [OPTION [ARG]]

• 参数：
  • -c, --cpu N：产生N个进程，每个进程都循环调用sqrt函数产生CPU压力；
  • -i, --io N：产生N个进程，每个进程循环调用sync将内存缓冲区内容写到磁盘上，产生IO压力。通过系统调用sync刷新内存缓冲区数据到磁盘中，以确保同步。如果缓冲区内数据较少，写到磁盘中的数据也较少，不会产生IO压力。在SSD硬盘环境中尤为明显，很可能iowait总是0，却因为大量调用系统调用sync，导致系统CPU使用率sys升高。
  • -m, --vm N：产生N个进程，每个进程循环调用malloc/free函数分配和释放内存。
    • --vm-bytes B：指定分配内存的大小；
    • --vm-keep：一直占用内存，区别于不断地释放和重新分配（默认是不断释放并重新分配）。
  • -d, --hdd N：产生N个不断执行write和unlink函数的进程（创建文件，写入内容，删除文件）
    • --hdd-bytes B：指定文件大小。
  • -t, --timeout N：在N秒后结束程序；
  • -q, --quiet：程序在运行的过程中不输出信息。

3. 安装（Ubuntu）

#卸载
apt remove stress -y
#安装
apt install stress -y

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2. 实操一、cgroups信息查看

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1. cgroups版本查看

• 使用命令：cat /proc/filesystems | grep cg
  • 可以看到，我的机器上支持两个版本的cgroup。

2. cgroups子系统查看

• 使用命令：cat /proc/cgroups
  • 查看能控制哪些资源。

3. cgroups挂载信息查看

• 使用命令：mount | grep cgroup
  • 控制组的存储目录。

4. 查看一个进程上的cgroups限制

• 先cat /proc/$$/cgroup找到当前进程的cgroup目录，然后带上前缀/sys/fs/cgroup/...就可以查看该进程的cgroup目录具体内容了。

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3. 实操二、使用cgroups对内存进行控制

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1. 创建任务组：

• 在/sys/fs/group/下创建一个目录myapp，目录中的内容会自动生成：

2. 启动一个stress进程

• stress -m 1 --vm-bytes 50m：开一个进程，占用50m内存。

3. pidstat监控stress进程

• pidstat -C stress -p ALL -r 2 100000：监控命令stress关联的所有进程，每两秒打印一次，打印100000。

4. 为任务组添加内存限制

• echo "20M" > /sys/fs/cgroup/myapp/memory.max：设置20M的内存限制。
• echo "0" > /sys/fs/cgroup/myapp/memory.swap.max：完全禁用内存交换。

5. 将stress进程pid加入任务组

• echo "2789" > /sys/fs/cgroup/myapp/cgroup.procs：

6. 观察现象

• stress进程立即停止：

• 监控丢失，因为进程终止了：

• 内存限制成功。

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4. 实操三、使用cgroups对cpu进行控制

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1. 启用子级cpu限制

• echo "+cpu" > /sys/fs/cgroup/cgroup.subtree_control：cgroup.subtree_control文件设置开启的子级限制有哪些，看到下图中开启了cpu限制，内存限制和pid限制。

2. 为任务组设置20%的cpu限制

• echo "20000 100000" > /sys/fs/cgroup/myapp/cpu.max：

3. 启动cpu占用约100%的stress进程，并开始监控

• stress -c 1：

• 启动监控：pidstat -C stress -u -p ALL 2 100000

• 可以看到cpu几乎打满。

4. 将进程pid加入任务组，并查看监控信息

• echo "2814" > /sys/fs/cgroup/myapp/cgroup.procs：

• 查看监控：

• 可以看到，cpu占用率直线下降，最终稳定在了20%。

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