Cgroup有什么作用

cgroup 的功能非常丰富,除了 CPU 限制外,还提供了多种系统资源的管控能力:

1. 内存管理(memory)

1.1 内存限制

# 设置内存使用上限
echo "100M" > /sys/fs/cgroup/memory/group1/memory.limit_in_bytes

# 设置内存+Swap 上限
echo "200M" > /sys/fs/cgroup/memory/group1/memory.memsw.limit_in_bytes

1.2 内存统计和监控

# 查看内存使用情况
cat /sys/fs/cgroup/memory/group1/memory.usage_in_bytes
cat /sys/fs/cgroup/memory/group1/memory.stat

1.3 内存压力控制

# 设置内存回收压力
echo 100 > /sys/fs/cgroup/memory/group1/memory.swappiness

2. 块设备 I/O 控制(blkio)

2.1 I/O 带宽限制

# 限制读带宽 1MB/s
echo "8:0 1048576" > /sys/fs/cgroup/blkio/group1/blkio.throttle.read_bps_device

# 限制写带宽 2MB/s  
echo "8:0 2097152" > /sys/fs/cgroup/blkio/group1/blkio.throttle.write_bps_device

2.2 I/OPS 限制

# 限制每秒读操作数
echo "8:0 100" > /sys/fs/cgroup/blkio/group1/blkio.throttle.read_iops_device

# 限制每秒写操作数
echo "8:0 50" > /sys/fs/cgroup/blkio/group1/blkio.throttle.write_iops_device

2.3 I/O 权重分配

# 设置 I/O 优先级权重(100-1000)
echo 500 > /sys/fs/cgroup/blkio/group1/blkio.weight

3. 进程控制(pids)

3.1 进程数限制

# 限制最大进程数
echo 100 > /sys/fs/cgroup/pids/group1/pids.max

# 查看当前进程数
cat /sys/fs/cgroup/pids/group1/pids.current

4. 设备访问控制(devices)

4.1 设备权限管理

# 允许访问设备
echo "c 1:3 rwm" > /sys/fs/cgroup/devices/group1/devices.allow

# 拒绝访问设备
echo "c 1:5 rwm" > /sys/fs/cgroup/devices/group1/devices.deny

5. 网络控制(net_cls, net_prio)

5.1 网络流量分类

# 设置网络流量类ID
echo 0x100001 > /sys/fs/cgroup/net_cls/group1/net_cls.classid

5.2 网络优先级

# 设置网络接口优先级
echo "eth0 5" > /sys/fs/cgroup/net_prio/group1/net_prio.ifpriomap

6. 挂载点控制(devices)

6.1 文件系统访问限制

# 限制挂载命名空间操作
echo 1 > /sys/fs/cgroup/group1/devices.deny

7. 统一层级 cgroup v2 功能

cgroup v2 提供了更统一的管理接口:

7.1 资源保护

# 内存低水位线保护
echo "min 50M" > /sys/fs/cgroup/group1/memory.low

# CPU 权重保护
echo 100 > /sys/fs/cgroup/group1/cpu.weight

7.2 I/O 控制

# I/O 权重
echo "default 100" > /sys/fs/cgroup/group1/io.weight

# I/O 最大带宽
echo "8:0 rbps=1048576 wbps=2097152" > /sys/fs/cgroup/group1/io.max

8. 实际应用场景

8.1 容器资源限制

# Docker 容器资源限制
docker run -it \
  --cpus="0.5" \
  --memory="100m" \
  --blkio-weight=500 \
  --pids-limit=100 \
  ubuntu:latest

8.2 systemd 服务限制

[Service]
MemoryMax=100M
IOWeight=500
TasksMax=100
DeviceAllow=/dev/null rw
DeviceAllow=/dev/zero rw
DeviceAllow=/dev/full rw

8.3 Kubernetes 资源管理

apiVersion: v1
kind: Pod
spec:
  containers:
  - name: app
    resources:
      limits:
        cpu: "500m"
        memory: "128Mi"
        ephemeral-storage: "1Gi"
      requests:
        cpu: "250m" 
        memory: "64Mi"

9. 监控和统计

9.1 资源使用统计

# 查看 cgroup 资源使用
cat /sys/fs/cgroup/memory/group1/memory.stat
cat /sys/fs/cgroup/cpu/group1/cpu.stat
cat /sys/fs/cgroup/io/group1/io.stat

9.2 压力状态信息

# 查看内存压力
cat /sys/fs/cgroup/memory/group1/memory.pressure

10. 高级功能

10.1 资源委托(cgroup v2)

# 允许子 cgroup 管理特定资源
echo "+memory +io" > /sys/fs/cgroup/group1/cgroup.subtree_control

10.2 冻结进程

# 暂停 cgroup 中所有进程
echo 1 > /sys/fs/cgroup/group1/cgroup.freeze

# 恢复执行
echo 0 > /sys/fs/cgroup/group1/cgroup.freeze

cgroup 的这些功能使得它成为容器化技术(如 Docker、Kubernetes)的基础,提供了完整的资源隔离、限制和统计能力,是现代 Linux 系统资源管理的核心技术。