CGroups

Podstawowe informacje

Linux Control Groups, czyli cgroups, to funkcja jądra Linux, która umożliwia alokację, ograniczenie i priorytetyzację zasobów systemowych, takich jak CPU, pamięć i I/O dysku, wśród grup procesów. Oferują mechanizm do zarządzania i izolowania wykorzystania zasobów przez zbiory procesów, co jest korzystne w takich celach jak ograniczenie zasobów, izolacja obciążenia i priorytetyzacja zasobów wśród różnych grup procesów.

Istnieją dwie wersje cgroups: wersja 1 i wersja 2. Obie mogą być używane jednocześnie w systemie. Główna różnica polega na tym, że cgroups wersja 2 wprowadza hierarchiczną, drzewiastą strukturę, umożliwiając bardziej zniuansowaną i szczegółową dystrybucję zasobów wśród grup procesów. Dodatkowo, wersja 2 wprowadza różne ulepszenia, w tym:

Oprócz nowej hierarchicznej organizacji, cgroups wersja 2 wprowadziła również kilka innych zmian i ulepszeń, takich jak wsparcie dla nowych kontrolerów zasobów, lepsze wsparcie dla aplikacji starszej generacji oraz poprawioną wydajność.

Ogólnie rzecz biorąc, cgroups wersja 2 oferuje więcej funkcji i lepszą wydajność niż wersja 1, ale ta ostatnia może być nadal używana w niektórych scenariuszach, gdzie zgodność ze starszymi systemami jest istotna.

Możesz wylistować cgroups v1 i v2 dla dowolnego procesu, przeglądając jego plik cgroup w /proc/<pid>. Możesz zacząć od sprawdzenia cgroups swojego powłoki za pomocą tego polecenia:

$ cat /proc/self/cgroup
12:rdma:/
11:net_cls,net_prio:/
10:perf_event:/
9:cpuset:/
8:cpu,cpuacct:/user.slice
7:blkio:/user.slice
6:memory:/user.slice 5:pids:/user.slice/user-1000.slice/session-2.scope 4:devices:/user.slice
3:freezer:/
2:hugetlb:/testcgroup
1:name=systemd:/user.slice/user-1000.slice/session-2.scope
0::/user.slice/user-1000.slice/session-2.scope

The output structure is as follows:

• Liczby 2–12: cgroups v1, gdzie każda linia reprezentuje inny cgroup. Kontrolery dla nich są określone obok numeru.

• Liczba 1: Również cgroups v1, ale wyłącznie do celów zarządzania (ustawiane przez np. systemd) i nie ma kontrolera.

• Liczba 0: Reprezentuje cgroups v2. Żadne kontrolery nie są wymienione, a ta linia jest wyłączna dla systemów działających tylko na cgroups v2.

• Nazwy są hierarchiczne, przypominające ścieżki plików, wskazujące na strukturę i relacje między różnymi cgroups.

• Nazwy takie jak /user.slice lub /system.slice określają kategoryzację cgroups, przy czym user.slice zazwyczaj dotyczy sesji logowania zarządzanych przez systemd, a system.slice dotyczy usług systemowych.

Viewing cgroups

System plików jest zazwyczaj wykorzystywany do uzyskiwania dostępu do cgroups, różniąc się od interfejsu wywołań systemowych Unix tradycyjnie używanego do interakcji z jądrem. Aby zbadać konfigurację cgroup powłoki, należy sprawdzić plik /proc/self/cgroup, który ujawnia cgroup powłoki. Następnie, przechodząc do katalogu /sys/fs/cgroup (lub /sys/fs/cgroup/unified) i znajdując katalog, który dzieli nazwę cgroup, można zaobserwować różne ustawienia i informacje o wykorzystaniu zasobów związane z cgroup.

Kluczowe pliki interfejsu dla cgroups są poprzedzone prefiksem cgroup. Plik cgroup.procs, który można przeglądać za pomocą standardowych poleceń, takich jak cat, wymienia procesy w cgroup. Inny plik, cgroup.threads, zawiera informacje o wątkach.

Cgroups zarządzające powłokami zazwyczaj obejmują dwa kontrolery, które regulują wykorzystanie pamięci i liczbę procesów. Aby interagować z kontrolerem, należy skonsultować się z plikami noszącymi prefiks kontrolera. Na przykład, pids.current byłby odniesiony, aby ustalić liczbę wątków w cgroup.

Wskazanie max w wartości sugeruje brak konkretnego limitu dla cgroup. Jednak z powodu hierarchicznej natury cgroups, limity mogą być narzucane przez cgroup na niższym poziomie w hierarchii katalogów.

Manipulating and Creating cgroups

Procesy są przypisywane do cgroups przez zapisanie ich identyfikatora procesu (PID) do pliku cgroup.procs. Wymaga to uprawnień roota. Na przykład, aby dodać proces:

echo [pid] > cgroup.procs

Podobnie, modyfikacja atrybutów cgroup, takich jak ustawienie limitu PID, odbywa się poprzez zapisanie żądanej wartości do odpowiedniego pliku. Aby ustawić maksymalnie 3,000 PID dla cgroup:

echo 3000 > pids.max

Tworzenie nowych cgroups polega na utworzeniu nowego podkatalogu w hierarchii cgroup, co powoduje, że jądro automatycznie generuje niezbędne pliki interfejsu. Chociaż cgroups bez aktywnych procesów można usunąć za pomocą rmdir, należy być świadomym pewnych ograniczeń:

• Procesy mogą być umieszczane tylko w liściastych cgroups (tj. w najbardziej zagnieżdżonych w hierarchii).

• Cgroup nie może posiadać kontrolera, który nie występuje w jej rodzicu.

• Kontrolery dla cgroups podrzędnych muszą być wyraźnie zadeklarowane w pliku cgroup.subtree_control. Na przykład, aby włączyć kontrolery CPU i PID w cgroup podrzędnej:

echo "+cpu +pids" > cgroup.subtree_control

root cgroup jest wyjątkiem od tych zasad, pozwalającym na bezpośrednie umieszczanie procesów. Może to być użyte do usunięcia procesów z zarządzania systemd.

Monitorowanie użycia CPU w cgroup jest możliwe poprzez plik cpu.stat, który wyświetla całkowity czas CPU zużyty, co jest pomocne w śledzeniu użycia w podprocesach usługi:

References

• Książka: Jak działa Linux, 3. wydanie: Co każdy superużytkownik powinien wiedzieć autorstwa Briana Warda