容器虚拟化基础之 cgroups
1. 什么是 cgroups
cgroups(Control Groups) 是 linux 内核提供的一种机制，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。简单说，cgroups 可以限制、记录任务组所使用的物理资 源。本质上来说，cgroups 是内核附加在程序上的一系列钩子(hook)，通过程序运行时 对资源的调度触发相应的钩子以达到资源追踪和限制的目的。
2. 为什么使用 cgroups
其可以做到对 cpu，内存等资源实现精细化的控制，目前越来越火的轻量级容器 Docker 及 k8s 中的 pod 就使用了 cgroups 提供的资源限制能力来完成 cpu，内存等部 分的资源控制。
比如在一个既部署了前端 web 服务，也部署了后端计算模块的八核服务器上，可以使 用 cgroups 限制 web server 仅可以使用其中的六个核，把剩下的两个核留给后端计算 模块。
3. cgroups 的用途
Resource limitation: 限制资源使用，例：内存使用上限/cpu 的使用限制
Prioritization: 优先级控制，例：CPU 利用/磁盘 IO 吞吐
Accounting: 一些审计或一些统计
Control: 挂起进程/恢复执行进程
4.cgroups 可以控制的子系统
| 子系统 | 作用 |
|---|---|
| blkio | 对块设备的 I/O 进行限制 |
| cpu | 限制 CPU 时间片的分配 |
| cpuacct | 生成 cgroup 中的任务占用 CPU 资源的报告，与 cpu 挂载在同一目录 |
| cpuset | 给 cgroup 中的任务分配独立的 CPU（多处理器系统）和内存节点 |
| devices | 限制设备文件的创建，和对设备文件的读写 |
| freezer | 暂停/恢复 cgroup 中的任务 |
| memory | 对 cgroup 中的任务的可用内存进行限制，并自动生成资源占用报告 |
| perf_event | 允许 perf 观测 cgroup 中的 task |
| net_cls | cgroup 中的任务创建的数据报文的类别标识符，让 Linux 流量控制器（tc 指令）可以识别来自特定 cgroup 任务的数据包，并进行网络限制 |
| hugetlb | 限制使用的内存页数量 |
| pids | 限制任务的数量 |
| rdma | 限制 RDMA 资源（Remote Direct Memory Access，远程直接数据存取） |
CGroups 资源控制实战
实战目的
能够查看 cgroups 基本信息，了解容器化中，操作系统是真正的资源控制层，对 cpu 和内存的控制有一定的理解。
基础知识
pidstat
• 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。
• 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
• 安装
Ubuntu 安装
#安装 apt install sysstat -y
#卸载 apt remove sysstat -y
CentOS 安装
#安装 yum install sysstat -y
#卸载 yum remove sysstat -y
stress
• 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。
• 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 磁盘环境中尤为明显，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，区别于不断的释放和重新分配(默认是不断释放并重新 分配内存)
-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
• 安装
Ubuntu:
#安装 apt install stress -y
#卸载 apt remove stress -y
CentOS:
#安装 yum install stress -y
#卸载 yum remove stress -y
感谢你的观看，期待我们下次再见！