Linux cgroups

cgroups 是 Linux 的一個特色,全名是 control groups,最簡單的概念就是控制資源的分配包含了隔離、記錄的功能,最早是由 Google 的工程師開發的,並且在 2.6.24 正式進了 Kernel,後來也陸續加了不少功能,而且在 3.3 之後又加了網路優先權(priority)功能。後來的 LXC (LinuX Containers) 就是用了 cgroups 的功能來的。

由於是從 Kernel 控制的所以幾乎什麼都可以管理,舉凡 blkio (管理輸入輸出的 block device ,像是硬碟、USB)、cpu (設定忙碌時能使用的 CPU time)、cpuacct (做統計用的)、cpuset (設定由那顆 CPU 執行運算)、device (限制能使用的設備)、memory (限制記憶體用量)、net_cls (似乎跟網路有關),管理的範圍是以 Group 為主,所謂的 Group 可以是同一個使用者、同一個群組、同樣的 Process。

最簡單使用 cgroups 的方式就是裝 libcgroup 來管理,他有幾個跟 cgroups 相關的指令跟服務可以使用,Gentoo 要安裝相當簡單,因為 libcgroup 已經在 portage 裡面了,直接 emerge dev-libs/libcgroup 就裝好了,而 SUSE 則需要先加其他的 repos 才可以使用(下列範例使用 SLES11sp2 當範例):

zypper ar http://download.opensuse.org/repositories/Virtualization/SLE_11_SP2/Virtualization.repo && zypper -n ref && zypper --no-gpg-checks --non-interactive install --auto-agree-with-licenses libcgroup-tools && zypper rr Virtualization

裝好之後系統裡面就會多了 cg 開頭的指令以及 /etc/init.d/cgconfig/etc/init.d/cgred,要使用這兩個服務會參照到 /etc/cgconfig.conf/etc/cgrules.conf 這兩個檔案,下面講解我使用到的情境搭配的設定。

因為我們的伺服器會做轉檔的動作,有時候量大就會讓轉檔用的程式(以下叫 convert)咬死 CPU,讓 web server (以下叫 httpd) 跟 php-cgi 因為吃不到 CPU 所以就讓服務中斷了,因此在這裡會用到的是 cpuset 的功能,要注意到的是 cpu 跟 cpuset 的差異在設定 cpu 是限制佔用 CPU 的時間比,也就是當 process A CPU 100% 跟 process B CPU 也 100% 時,才會看 cpu 這個參數的設定限制 CPU 使用時間,如果只有 process B CPU 100% 其他的 Process 沒有要資源,這樣 Kernel 還是會讓 B 使用全部的資源,因為轉檔時只有 convert 會 100% 其他的程序並沒有 100% 所以單純限制 cpu 還是沒什麼用,所以這時候就要用 cpuset,讓某個 Group 的程序只能使用某幾顆 CPU (現在都是 multi-core 的系統),我的設定如下

wwwrun:httpd * httpd
wwwrun:php-cgi * php
wwwrun:convert * convert

/etc/cgrules.conf 是給 cgred 這個服務看的,它會監視系統新 fork 出來的 process 有沒有被這個檔案 mapping 到,有的話就會參照每行的第三個參數再去參考 /etc/cgconfig.conf 裡面的設定,至於第一個參數的 wwwrun:httpd 表示是 wwwrun 這個 user 身份執行的 httpd 這個 process,第二個星號()表示有哪些資源要管理,可以是 cpu memory cpuset 如果是 表示任何資源都要被管理(一樣會參照 /etc/cgconfig.conf 這個檔案),所以第一行讀起來就是以 wwwrun 身份執行的 httpd 這個 process 要參考 httpd 這個 group 的設定來管理任何資源,而 /etc/cgconfig.conf 看下面

group httpd {
    cpuset {
        cpuset.cpus = 1;
        cpuset.mems = 0;
        cpuset.cpu_exclusive = 1;
    }
}
group php {
    cpuset {
        cpuset.cpus = 2,3,4;
        cpuset.mems = 0;
        cpuset.cpu_exclusive = 1;
    }
}
group convert {
    cpuset {
        cpuset.cpus = 5,6,7;
        cpuset.mems = 0;
        cpuset.cpu_exclusive = 1;
    }
}
mount {
    cpuset = /cgroup/example;
}

這幾行說明了一共定義了三個 Group httpd php convert,然後都只有定義了 cpuset 這個管理項目,其中 cpuset 又可以看到分別定義了三個變數 cpuset.cpus (必須)、cpuset.mems (必須)、cpuset.cpu_exclusive (非必要), cpuset.cpus 就是這個群組的 process 只能使用哪幾顆 CPU,注意是從 0 開始數,這裏我示範的是如何錯開 CPU 的資源,在 convert 這個群組的 process 只能使用 3 顆 CPU,而 cpuset.mems 似乎是對 NUMA 的系統設定的,因為我們是跑在 VMware 上記憶體只有一個,所以定為 0,而 cpuset.cpu_exclusive 就是要不要讓 cpuset.cpus 裡面的 CPU 只能執行這個群組的 process,最後面的 mount 是管理 cgroups 的地方,會以資料夾跟檔案的方式呈現。

一切都設定好之後就直接 /etc/init.d/cgconfig start/etc/init.d/cgred start,沒有錯誤的話 /cgroup/example 底下應該會出現資料夾跟一堆檔案,其中可以看到 tasks 這個檔案裡面就有一堆 pid 表示現在這些 pid 是套用到這個 group 的設定。

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