RHEL7 使用控制组

在RHEL7中，建议使用systemd来管理cgroup，并且这种方式也是未来版本所支持的方式。虽然当前仍然可以使用libcgroup软件包作为向后兼容，但是未来RHEL发行版将不支持libcgroup。

在RHEL7中创建Control Groups

要创建一个服务的暂时的cgroup（transient cgroup），可以使用systemd-run命令来启动服务。这种方式可以通过服务运行时来设置资源分配。应用程序可以通过使用systemdAPI调用来动态创建暂时的cgroups。当服务停止时，暂时的unit将自动移除。

要指定永久的cgroup(persistent cgroup)则编辑对应的配置文件，这个配置文件将在系统重启后依然是持久化的，所以可以用来管理服务的启动。但是要注意scope单元不能使用这个方法创建。

使用systemd-run创建暂时的cgroups

systemd-run命令可以用来创建和启动一个暂时的service或scope单元并在这个单元中运行定制的命令。命令在service单元中执行并在后台异步启动，在后台服务进程是通过systemd进程来唤起的。通过systemd-run进程直接启动的在scope单元运行命令，会继承了调用者的执行环境，这种情况则是同步的。

要在指定cgroup中运行一个命令，以root执行如下：

systemd-run --unit=name --scope --slice=slice_name command

  • 命令中name是你期望运行的单元，如果没有设置--unit，则自动生成一个单元名字。建议选择使用有意义的名字，因为它反映了systemctl输出中的单元。这个名字必须是运行期间的唯一的单元名字。

  • --scope参数胡创建一个暂时的scpoe单元来代替默认创建的service单元

  • --slice参数指定了新创建的service或scope单元在指定的slice中。将slice_name替换成一个已经存在的slice(即systemctl -t slice输出内容)，或者通过传递一个唯一的名字来创建一个新的slice。默认情况，service和scope都是作为system.slice的成员创建的。

  • systemd-run还有一些其他选项，例如--description则创建单元的描述，--remain-after-exit允许在服务的进程终止以后搜集运行信息。--machine选项在一个封闭容器中执行命令。具体参考systemd-run手册。

举例：

在一个新的称为test的slice的服务单元中运行top工具

systemd-run --unit=toptest --slice=test top -b

输出信息如下表明启动了服务

Running as unit toptest.service.

创建持久化Cgroups

要配置启动启动时自动启动的单元，则使用systemctl enable命令（参考RHEL系统管理:systemd）。这个命令自动在/usr/lib/systemd/system/目录下创建一个单元文件。要持久化改变cgroup，添加或修改这个单元文件的配置参数。详细请参考 "修改控制组"

删除控制组

临时cgroups在其包含的进程停止的时候被自动释放。通过传递参数--remain-after-exit可以使得systemd-run在进程结束的时候依然保留运行的单元。

要优雅地停止单元，使用命令

systemctl stop name.service

将这里的name.service名字替换成你希望停止的服务。要停止一个或多个单元中的进程，执行：

systemctl kill name.service --kill-who=PID,... --signal=signal

这里的name是单元的名字，例如httpd.serivce。使用--kill-who参数来选择你希望停止的cgroup中断进程。要同时终止多个进程，则使用,逗号分隔的PID。将signal替换成你希望发送给指定进程的POSIX信号。默认信号是SIGTERM。

例如参考上例中的启动的toptest.serivce（见RHEL7 使用控制组）

systemctl kill toptest.service

持久化的cgroup将在disabled单元的时候被释放，并且配置文件被删除：

systemctl disable name.service

修改控制组

通过systemd管理的每个持久化单元都有一个配置文件位于/usr/lib/systemd/system/目录。要修改一个服务单元的参数，就要修改这样的配置文件。这个配置修改可以手工操作，或者通过systemctl set-property命令接口来完成。

使用命令行接口设置参数

systemctl set-property命令可以在应用程序运行的时候持久化修改资源控制设置，语法如下：

systemctl set-property name parameter=value

上述命令中name替换成你希望修改的systemd单元，parameter是需要修改的参数的名字，而value则是设置参数的新值。

注意：不是所有的单元参数都能过在运行是修改，不过大多数资源控制相关的参数可以在线修改，参考下文修改单元文件部分的完整列表。注意，systemctl set-property允许一次修改多个属性，比单独修改要方便。

这个修改是立即生效的，并且写入到单元文件，所以系统重启也是生效的。可以通过添加--runtime选项来使设置临时生效

systemctl set-property --runtim name property=value

举例，限制httpd.service的CPU和memory使用：

systemctl set-property httpd.service CPUShares=600 MemoryLimit=500M

如果是临时生效设置

systemctl set-property --runtime httpd.service CPUShares=600 MemoryLimit=500M

修改单元文件

Systemd服务单元文件提供了一组高层次配置参数用于资源管理。这些参数和Linux cgroup控制器通讯，这些cgroup控制器必须在内核激活。使用这些参数，可以用来管理CPU，内存消耗，块设备IO，以及更多的一些良好细粒度的单元属性。

管理CPU

cpu控制器默认在内核激活，并且每个系统服务接收相同的CPU分配，无论这个服务具有多少进程。这个默认属性可以通过/etc/systemd/system.conf配置文件修改默认的DefaultControllers参数。要管理CPU分配，在使用单元配置文件的[Service]段落的配置项：

根据man systemd-system.conf可以看到默认配置读取/etc/systemd/system.conf，/etc/systemd/system.conf.d/*.conf等配置文件

  • CPUShares=value

这里value是CPU分享值。默认值是1024，通过增加这个数值可以指定更多的CPU时间给这个单元。这个参数意味着在单元文件中CPUAccounting已经开启。CPUShares参数控制了cpu.shares控制组参数。

cpu.shares详细说明请参考 Controller-Specific Kernel Documentation，这个文档是通过安装kernel-doc后获得的

yum install kernel-doc

安装以后检查 /usr/share/doc/kernel-doc-<kernel_version>/Documentation/cgroups/ 目录下相关文档

  • 举例：限制一个单元的CPU消耗

要设置Apache服务使用1500 CPU分享而不是默认的1024，修改 /usr/lib/systemd/system/httpd.service 单元文件的CPUShares

[Service]
CPUShares=1500

要生效这个修改值，重新加载systemd的配置并重启Apache服务

systemctl daemon-reload
systemctl restart httpd.service

管理内存

对于增强单元内存消耗的限制，使用在单元配置文件中的[Service]部分设置

  • MemoryLimit=value

这里value限制进程在cgroup中的最大使用内存，使用K,M,G,T分别表示KB,MB,GB,TB。这里也要求在同一个单元激活MemoryAccounting参数。

MemoryLimit参数控制memory.limit_in_bytes控制组参数，详细信息也参考Controller-Specific Kernel Documentation文档。

  • 举例：限制一个单元的内存消耗

设置Apache服务的使用内存1GB，则修改/usr/lib/systemd/system/httpd.service单元文件：

[Service]
MemoryLimit=1G

要生效这个修改值，重新加载systemd的配置并重启Apache服务

systemctl daemon-reload
systemctl restart httpd.service

管理块设备IO

管理块设备IO，同样修改单元配置文件中的[Service]部分，并确保BlockIOAccounting参数已经被激活

  • BlockIOWeight=value

value值替换成执行集成的新的块设备IO权重。参数值从10到1000，默认设置是1000.

  • BlockIODeviceWeight=device_name value

参数值是设置指定device_name的块设备IO权重。这里device_name是设备名或者是一个设备的路径。设置的BlockIOWeight也是范围从10到1000。

  • BlockIOReadBandwidth=device_name value

指定单元的读带宽。device_name是设备名或者是一个设备的路径，value值是带宽速率。使用K,M,G,T作为度量单位，参数值如果没有附加后缀则认为是字节/秒。

  • BlockIOWriteBandwidth=device_name value

指定单元的写入带宽。设置参数方法同BlockIOReadBandwidth。

当前blkio资源控制组不支持缓存型写操作。这里主要目标是限制直接I/O，所以如果服务使用缓存型写入就会忽略BlockIOWriteBandwidth设置。另一方面，缓存型读取操作是支持的，并且BlockIOReadBandwidth同时限制直接和缓存型读。

  • 举例：限制单元的块设备IO

要限制Apache服务访问/home/jdoe/目录的IO权重，可以设置/usr/lib/systemd/system/httpd.service单元文件：

[Service]
BlockIODeviceWeight=/home/jdoe 750

要限制Apache服务读/var/log/目录的最大带宽为5MB/s，则设置

[Service]
BlockIOReadBandwidth=/var/log 5M

要生效这个修改值，重新加载systemd的配置并重启Apache服务

systemctl daemon-reload
systemctl restart httpd.service

管理其他系统资源

还有一些其他单元文件设置可以用来进行资源管理。

  • DeviceAllow=device_name options

这个DeviceAllow参数控制特定设备节点的访问。这里device_name指设备节点的路径或者在/proc/devices中指定的设备组名字。options是结合了r,w,m允许单元读，写或创建设备节点。

  • DevicePolicy=value

这个value值是：strict（只允许在DeviceAllow中明确指定访问类型），closed（允许访问表标准伪设备pseudo devices包括/dev/null，/dev/zero，/dev/full，/dev/random和/dev/urandom）或者auto（如果没有明确的DeviceAllow设置，但还是允许访问所有设备，这是缺省值）

  • Slice=slice_name

slice_name默认是system.slice，Scope单元不能以这种方式排列，因为Scope是位于slice之下的排列。

  • ControlGroupAttribute=attribute value

这个选项设置通过Linux cgroup控制器暴露出来的系列控制组参数。这个底层cgroup参数可以直接修改。

  • 举例：修改底层Cgroup属性

假设希望修改memory.swappiness设置内核换出cgroup中任务所使用的进程内存的倾向。这个设置的详情，参考Controller-Specific Kernel Documentation文档。例如，这里设置Apache服务的memory.swappiness值为70，则在/usr/lib/systemd/system/httpd.service添加如下内容：

[Service]
ControlGroupAttribute=memory.swappiness 70

要生效这个修改值，重新加载systemd的配置并重启Apache服务

systemctl daemon-reload
systemctl restart httpd.service

获取有关控制组的信息

使用systemctl命令来列出系统单元并查看它们的状态。此外，systemd-cgls命令提供了查看控制组的层次结构，systemd-cgtop则实时监控资源消耗的情况。

列出单元

使用以下命令列出系统的所有激活的单元：

systemctl list-units

这里默认的选项执行会接受到类似如下的输出信息：

UNIT                     LOAD   ACTIVE SUB     DESCRIPTION
abrt-ccpp.service        loaded active exited  Install ABRT coredump hook
abrt-oops.service        loaded active running ABRT kernel log watcher
abrt-vmcore.service      loaded active exited  Harvest vmcores for ABRT
abrt-xorg.service        loaded active running ABRT Xorg log watcher
...

输出列的说明：

  • UNIT - 在cgroup树中引用的单元位置的单元名字。可以看到单元类型在控制组中有3种：slice，scope和service。有关systemd的单元类型，参考系统管理：systemd

  • LOAD - 标识这个单元的配置文件是否正确加载。如果单元文件加载失败，在这个列显示的是error而不是正常的loaded。其他单元加载状态还有：stub，merged和masked

  • SUB - 低层次单元活动状态。这个列的可能值依赖单元类型

  • DESCRIPTION - 单元内容和功能的描述。

默认情况，systemctl只列出激活单元（概念上就是高层活动状态是ACTIVE）。使用--all参数可以显示包括没有激活的单元的所有单元。要限制输出列表的信息，使用--type(-t)参数，参数是逗号分隔的单元类型列表（例如service和slice）或者单元加载的状态（例如loaded和masked）

  • 使用system list-units案例

显示所有slices列表

systemctl -t slice

显示所有激活的service和socket

systemctl -t service,socket

列出所有安装在系统中的单元文件以及它们的状态

systemctl list-unit-files

层次结构查看控制组

上述使用systemctl命令只在单元层显示了cgroups中激活的进程。然而，输出信息不能显示单元之间的层次关系。可以通过systemd-cgls命令显示cgroups的运行进程：

systemd-cgls

没有带参数的systemd-cgls命令返回整个层次结构

├─1 /usr/lib/systemd/systemd --switched-root --system --deserialize 21
├─test.slice
│ └─toptest.service
│   └─1363 /usr/bin/top -b
├─system.slice
│ ├─dbus.service
│ │ └─718 /usr/bin/dbus-daemon --system --address=systemd: --nofork --nopidfile --systemd-activation
│ ├─firewalld.service
│ │ └─728 /usr/bin/python3 -Es /usr/sbin/firewalld --nofork --nopid
...

要减少systemd-cgls输出，并查看特定的层次结构，使用systemd-cgls name，这个name参数是希望查看的资源控制组的名字。

  • 举例：查看资源控制组层次

systemd-cgls memory

输出显示

memory:
├─  1 /usr/lib/systemd/systemd --switched-root --system --deserialize 21
├─913 /sbin/agetty --noclear tty1 linux
├─test.slice
│ └─1363 /usr/bin/top -b
├─system.slice
│ ├─ 570 /usr/lib/systemd/systemd-journald
│ ├─ 598 /usr/sbin/lvmetad -f

检查服务状态

systemctl status httpd.service

状态显示输出包括了进程信息以及启动进程的日志摘要

● httpd.service - The Apache HTTP Server
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/httpd.service; disabled; vendor preset: disabled)
   Active: active (running) since Wed 2016-07-13 18:31:30 CST; 12s ago
 Main PID: 3693 (httpd)
   Status: "Total requests: 0; Idle/Busy workers 100/0;Requests/sec: 0; Bytes served/sec:   0 B/sec"
   CGroup: /system.slice/httpd.service
           ├─3693 /usr/sbin/httpd -DFOREGROUND
           ├─3694 /usr/sbin/httpd -DFOREGROUND
           ├─3695 /usr/sbin/httpd -DFOREGROUND
           ├─3697 /usr/sbin/httpd -DFOREGROUND
           ├─3698 /usr/sbin/httpd -DFOREGROUND
           └─3701 /usr/sbin/httpd -DFOREGROUND

Jul 13 18:31:22 fedora systemd[1]: Starting The Apache HTTP Server...
Jul 13 18:31:27 fedora httpd[3693]: AH00558: httpd: Could not reliably determine the server's fully qualified domain name, us...message
Jul 13 18:31:30 fedora systemd[1]: Started The Apache HTTP Server.
Hint: Some lines were ellipsized, use -l to show in full.

查看资源控制组

上述systemctl命令可以在较高的层次单元监视，但是没有显示Linux内核实际被哪个进程使用的资源控制器。这个信息存储在独立的进程文件中，要查看这个信息，需要以root用户身份执行：

cat /proc/PID/cgroup

这里PID是需要检查进程的pid。默认情况下，这个列表是和通过systemd启动的所有单元相同，因为它自动挂载所有默认控制器。以下是一个案例：

cat /proc/3693/cgroup

显示输出

10:freezer:/
9:memory:/system.slice
8:perf_event:/
7:blkio:/system.slice
6:devices:/system.slice/httpd.service
5:cpuset:/
4:hugetlb:/
3:net_cls,net_prio:/
2:cpu,cpuacct:/system.slice
1:name=systemd:/system.slice/httpd.service

要检查这个文件，你可以决定进程是否通过systemd单元文件设置，将进程放置在指定的cgroup。

监视资源消耗

systemd-cgls命令提供了cgroup层次结构的状态快照，可以查看当前运行进程按照资源使用（CPU, memory, IO）的动态记录：

systemd-cgtop

附加资源

有关systemd使用相关信息参考系统管理：systemd

有关cgroup相关的systemd工具：

  • systemd-run

  • systemctl

  • system-cgls

  • system-cgtop

  • machinectl

  • systemd.kill

控制组相关内核文档通过yum install kernel-doc，相关cgroup文档位于/usr/share/doc/kernel-doc-<kernel_version>/Documentation/cgroups/目录下

  • blkio subsystem — blkio-controller.txt

  • cpuacct subsystem — cpuacct.txt

  • cpuset subsystem — cpusets.txt

  • devices subsystem — devices.txt

  • freezer subsystem — freezer-subsystem.txt

  • memory subsystem — memory.txt

  • net_cls subsystem — net_cls.txt

有关cpu子系统文档信息

  • Real-Time scheduling — /usr/share/doc/kernel-doc-<kernel_version>/Documentation/scheduler/sched-rt-group.txt

  • CFS scheduling — /usr/share/doc/kernel-doc-<kernel_version>/Documentation/scheduler/sched-bwc.txt

在线文档

参考

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