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Linux資源控制-使用cgroup控制CPU和記憶體

阿新 • • 發佈：2019-01-23

原文地址：http://www.cnblogs.com/wang_yb/p/3942208.html

主要介紹Linux下， 如果對程序的CPU和記憶體資源的使用情況進行控制的方法。

CPU資源控制

每個程序能夠佔用CPU多長時間, 什麼時候能夠佔用CPU是和系統的排程密切相關的.

Linux系統中有多種排程策略, 各種排程策略有其適用的場景, 也很難說哪種排程策略是最優的.

Linux的排程策略可以參見程式碼: include/linux/sched.h

複製程式碼 
/*
 * Scheduling policies
 */
#define SCHED_NORMAL        0
#define SCHED_FIFO        1
#define
 
 SCHED_RR        2
#define SCHED_BATCH        3
/* SCHED_ISO: reserved but not implemented yet */
#define SCHED_IDLE        5
/* Can be ORed in to make sure the process is reverted back to SCHED_NORMAL on fork */
#define SCHED_RESET_ON_FORK     0x40000000
複製程式碼

Linux 系統也提供了修改排程策略的命令和系統呼叫介面.

呼叫介面請查詢相關文件, 這裡主要介紹一下修改排程策略的命令 - chrt.

複製程式碼 
# 在一個終端中執行
sleep 1000
# 開啟另一個終端
ps -ef | grep sleep  # 找出 sleep 1000 的pid, 這裡假設是 1234
chrt -p 1234         # 可以檢視 pid=1234 的程序的 排程策略, 輸入如下:
      pid 1234's current scheduling policy: SCHED_OTHER
      pid 1234's current scheduling priority: 0

chrt -p -f 10 1234   # 修改排程策略為 SCHED_FIFO, 並且優先順序為10
chrt -p 1234
 
         # 再次檢視排程策略
      pid 1234's current scheduling policy: SCHED_FIFO
      pid 1234's current scheduling priority: 10
複製程式碼

補充:

  1. chrt 也可以直接指定一條命令, 並設定這條命令的優先順序的排程策略, 具體檢視 chrt --help
  2. 檢視一個程序的排程策略, 除了使用 chrt 命令之外, 還可以 cat /proc/<PID>/sched

實時程序的CPU控制

所謂的實時程序, 也就是那些對響應時間要求比較高的程序.

這類程序需要在限定的時間內處理使用者的請求, 因此, 在限定的這段時間內, 需要佔用所有CPU資源, 並且不能被其它程序打斷.

在這種情況下, 如果實時程序中出現了類似死迴圈之類的情況, 就會導致整個系統無響應.

因為實時程序的CPU優先順序高, 並且未處理完之前是不會釋放CPU資源的.

所以, 核心中需要有一種方式來限制實時程序的CPU資源佔用.

系統整體設定

1. 獲取當前系統的設定

sysctl -n kernel.sched_rt_period_us   # 實時程序排程的單位CPU時間 1 秒
1000000
sysctl -n kernel.sched_rt_runtime_us  # 實時程序在 1 秒中實際佔用的CPU時間, 0.95秒
950000

這個設定說明實時程序在執行時並不是完全佔用CPU的, 每1秒中有0.05秒的時間可以給其它程序執行.

這樣既不會對實時程序的響應時間造成太大的影響, 也避免了實時程序卡住時導致整個系統無響應.

2. 設定實時程序佔用CPU時間

上面的預設設定中, 實時程序佔用 95% 的CPU時間. 如果覺得佔用的太多或太少, 都是可以調整的.比如:

sysctl -w kernel.sched_rt_runtime_us=900000    # 設定實時程序每1秒中只佔0.9秒的CPU時間
kernel.sched_rt_runtime_us = 900000
sysctl -n kernel.sched_rt_runtime_us 
900000

cgroup 中的設定

整體設定是針對整個系統的, 我們也可以通過 cgroup 來對一組程序的CPU資源進行控制.

如果想在 cgroup 中對 sched_rt_period_us 和 sched_rt_runtime_us 進行控制, 需要核心編譯選項 CONFIG_RT_GROUP_SCHED=y

檢視當前系統的核心編譯選項方法如下: (debian 7.6 系統)

cat /boot/config-`uname -r`

檢視 CONFIG_RT_GROUP_SCHED 是否啟用

cat /boot/config-`uname -r` | grep -i rt_group
# CONFIG_RT_GROUP_SCHED is not set

debian 7.6 預設沒有啟動這個選項, 所以掛載cgroup之後, 沒有設定 sched_rt_period_us 和 sched_rt_runtime_us 的檔案

複製程式碼 
mkdir /mnt/cgroup
mount -t cgroup cgroup /mnt/cgroup/
cd /mnt/cgroup/
ls -l
total 0
...
-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:06 cpu.shares
...
複製程式碼

 果然, 只有cpu.share, 沒有 cpu.sched_rt_period_us 和 cpu.sched_rt_runtime_us

沒辦法, 重新編譯核心, 編譯核心的具體方法參見:  編譯Linux核心

為了節約時間, 我們用 make localmodconfig 來建立 .config 檔案, 然後修改其中的 CONFIG_RT_GROUP_SCHED=y

下載原始碼等等參見: 編譯Linux核心, 主要步驟如下:

複製程式碼 
cd /path/to/linux-source-3.2
make localmodconfig
vim .config   # 設定 CONFIG_RT_GROUP_SCHED=y 並儲存
make
make modules_install
make install
reboot      # 重啟之前看看 /boot/grub/grub.cfg 中, 預設啟動的是不是新安裝的核心
複製程式碼

啟動到新核心, 再次檢視核心選項 CONFIG_RT_GROUP_SCHED 是否啟用

cat /boot/config-`uname -r` | grep -i rt_group
CONFIG_RT_GROUP_SCHED=y       # 已啟用

再次掛載 cgroup 檔案系統, 發現多了2個配置檔案, cpu.rt_period_us 和 cpu.rt_runtime_us

複製程式碼 
mount -t cgroup cgroup /mnt/cgroup/
cd /mnt/cgroup/
ls -l
total 0
...
-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 cpu.rt_period_us
-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 cpu.rt_runtime_us
...
-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 09:53 cpu.shares
...
cat cpu.rt_period_us 
1000000
cat cpu.rt_runtime_us 
950000
複製程式碼

通過配置 cpu.rt_period_us 和 cpu.rt_runtime_us 就可以對 cgroup 中的程序組中的實時程序進行 CPU使用時間的控制.

資源控制例項

上面主要介紹資源的一些理論基礎, 下面通過一些例項演示如果通過 cgroup 來控制程序所使用的 CPU和記憶體 資源.

Linux對CPU 和 記憶體的控制有對應的 cgroup 子系統 cpuset 和 memory

例項: cgroup 中對其中 *子cgroup* 的CPU資源控制

對各個 *子cgroup* 的CPU佔用率進行控制主要依靠每個 *子cgroup* 的 cpu.shares 檔案

直接用實驗過程來說話, 其中加入了一些註釋.

# 安裝需要的軟體
apt-get install stress     # 讓CPU達到 100% 的壓力工具
apt-get install sysstat    # 檢視系統CPU, 記憶體, 磁碟, 網路等資源使用情況的工具
例項1 - 預設情況, A 和 B 各佔CPU總資源的 1/2
  1. 掛載 cgroup 檔案系統 (注意加上 -o cpu 的選項)
  2. 在 cgroup中建立 2個子cgroup A 和 B
  3. 預設情況下, cgroup A 和 cgroup B 中的 cpu.shares 中的數值都是 1024
  4. 在 A 和 B 中用 stress 工具使其 CPU佔用率達到 100%
  5. top 命令檢視 A 和 B 中程序分別佔用的 CPU (應該都是 50%)
複製程式碼 
# 掛載 cgroup 檔案系統
mount -t cgroup -o cpu cgroup /mnt/cgroup/
cd /mnt/cgroup

# 建立 子cgroup A 和 B
mkdir {A,B}
cat A/cpu.shares 
1024
cat B/cpu.shares 
1024

# 在 A 和 B 中分別通過 stress 工具使其CPU使用率達到 100%
echo $$ > A/tasks  # 將當前的 SHELL 加入到 cgroup A中
stress -c 2    # 這裡-c 2 是因為測試機器是雙核, 要在2個核上都產生 100% 的CPU 佔用率
# 另外開啟一個 shell 視窗, 並將這個shell 加入到 cgroup B中
echo $$ > B/tasks  # 將當前的 SHELL 加入到 cgroup B中
stress -c 2    # 在2個核上都產生 100% 的CPU 佔用率
# 再開啟一個 shell 視窗, 用top命令檢視 CPU佔用情況
top
top - 14:10:32 up 43 min,  3 users,  load average: 2.31, 1.24, 0.62
Tasks:  78 total,   5 running,  73 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):100.0 us,  0.0 sy,  0.0 ni,  0.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
KiB Mem:   1887872 total,   114744 used,  1773128 free,    10472 buffers
KiB Swap:  3982332 total,        0 used,  3982332 free,    45068 cached

 PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S  %CPU %MEM    TIME+  COMMAND                                                                                                                      
3350 root      20   0  6524   92    0 R  49.9  0.0   0:08.73 stress                                                                                                                       
3351 root      20   0  6524   92    0 R  49.9  0.0   0:08.67 stress                                                                                                                       
3353 root      20   0  6524   92    0 R  49.9  0.0   0:07.35 stress                                                                                                                       
3354 root      20   0  6524   92    0 R  49.9  0.0   0:07.36 stress                    

# 檢視這 4 個stress 程序是否分別屬於 A 和 B
cat /mnt/cgroup/A/tasks 
2945
3349
3350   <-- stress 程序
3351   <-- stress 程序
cat /mnt/cgroup/B/tasks 
2996
3352
3353   <-- stress 程序
3354   <-- stress 程序
複製程式碼

可以看出, A和B組中的 2個stress 程序的CPU使用率相加都是 100%,

由於我測試的電腦是雙核, top所看到的CPU最大使用率是 200%, 所以和預期一致, A和B組各佔CPU總資源的 1/2

例項2 - A group 佔用整體CPU資源的 2/3, B group 佔用整體CPU資源的 1/3
  1. 環境同 例項1, 不再重新掛載 cgroup 檔案系統, 也不在重建 A 和 B
  2. A group 的 cpu.shares 檔案不變, 值為 1024
  3. B group 的 cpu.shares 檔案中的值改為 512, 這樣, 相當於B佔用CPU總資源的 1/3 (因為 512 / (512+1024) = 1/3)
  4. 同例項1, 通過2個shell視窗, 分別是 A 和 B 的CPU使用率達到 100%, 然後通過 top 檢視CPU使用情況
複製程式碼 
# 在 B 中shell 視窗執行以下命令
cat B/cpu.shares 
1024
echo 512 > B/cpu.shares 
cat B/cpu.shares 
512
stress -c 2

# 在 A 中 shell 視窗執行以下命令
stress -c 2

# 在第3個 shell 視窗, 也就是 非A, 非B 的那個 shell 視窗, 用 top 檢視cpu使用情況
top
top - 14:13:18 up 46 min,  3 users,  load average: 2.24, 1.92, 1.01
Tasks:  78 total,   5 running,  73 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):100.0 us,  0.0 sy,  0.0 ni,  0.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
KiB Mem:   1887872 total,   114744 used,  1773128 free,    10488 buffers
KiB Swap:  3982332 total,        0 used,  3982332 free,    45068 cached

 PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S  %CPU %MEM    TIME+  COMMAND                                                                                                                      
3376 root      20   0  6524   88    0 R  66.6  0.0   0:06.29 stress                                                                                                                       
3377 root      20   0  6524   88    0 R  66.6  0.0   0:06.30 stress                                                                                                                       
3373 root      20   0  6524   88    0 R  33.3  0.0   0:04.33 stress                                                                                                                       
3374 root      20   0  6524   88    0 R  33.3  0.0   0:04.32 stress               

# 檢視這 4 個stress 程序是否分別屬於 A 和 B
cat /mnt/cgroup/A/tasks 
2945
3375
3376    <-- stress 程序
3377    <-- stress 程序
cat /mnt/cgroup/B/tasks 
2996
3372
3373    <-- stress 程序
3374    <-- stress 程序
複製程式碼

很明顯, A 組中的2個程序佔用了CPU總量的 2/3 左右, B組中的2個程序佔用了CPU總量的 1/3 左右.

例項3 - 物理CPU的控制

上面的例項中, 雖然能夠控制每個組的CPU的總體佔用率, 但是不能控制某個組的程序固定在某個物理CPU上執行.

要想將 cgroup 繫結到某個固定的CPU上, 需要使用 cpuset 子系統.

首先, 檢視系統是否支援 cpuset 子系統, 也就是看核心編譯選項 CONFIG_CPUSETS 是否設為y

cat /boot/config-`uname -r` | grep -i cpusets
CONFIG_CPUSETS=y

我的測試系統是支援的, 如果你的系統不支援, 就需要重新編譯核心了.......

然後, 用下面的例子演示將 A 和 B中的 stress 都指定到1個CPU上後的情況

  1. 解除安裝當前的 cgroup
  2. 再次掛載 cgroup 檔案系統, 並指定 -o cpuset
  3. 指定 A 的物理CPU為 0 (雙核CPU的每個核編號分別是 CPU0, CPU1)
  4. 指定 B 的物理CPU也為 0
  5. 重複 例項1 中的步驟, 觀察發生的變化
複製程式碼 
umount /mnt/cgroup
mount -t cgroup -o cpuset cgroup /mnt/cgroup/
cd /mnt/cgroup
ls -l
total 0
...
-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 14:39 cpuset.cpu_exclusive
-rw-r--r-- 1 root root 0 Aug 28 14:39 cpuset.cpus    <-- 這個就是設定關聯物理CPU的檔案
...

# 建立子cgroup A 和 B
mkdir {A,B}
cat A/cpuset.cpus   
         <--  預設是空的
echo 0 > A/cpuset.cpus
cat A/cpuset.cpus 
0
echo 0 > B/cpuset.cpus   # 同樣, 設定B組也繫結到CPU0
# 當前Shell加入到 A組
echo $$ > /mnt/cgroup/A/tasks 
-bash: echo: write error: No space left on device
複製程式碼 複製程式碼 
# 同時設定 A 的 cpuset.cpus 和 cpuset.mems
echo 0 > A/cpuset.cpus
echo 0 > A/cpuset.mems
# B組也同樣設定
echo 0 > B/cpuset.cpus
echo 0 > B/cpuset.mems

# 將當前 shell 加入到 A組
echo $$ > /mnt/cgroup/A/tasks   <-- 設定過 cpuset.mems 後, 就沒有出錯了
stress -c 2

# 再開啟一個Shell視窗, 並加入到 B組
echo $$ > /mnt/cgroup/B/tasks
stress -c 2

# 再開啟第3個 shell 視窗, 用top命令檢視CPU使用情況
top
top - 15:13:29 up  1:46,  3 users,  load average: 1.01, 0.24, 0.12
Tasks:  78 total,   5 running,  73 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s): 50.0 us,  0.0 sy,  0.0 ni, 50.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
KiB Mem:   1887872 total,   117216 used,  1770656 free,    11144 buffers
KiB Swap:  3982332 total,        0 used,  3982332 free,    47088 cached

 PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S  %CPU %MEM    TIME+  COMMAND                                                                                                                      
3830 root      20   0  6524   92    0 R  25.0  0.0   0:04.96 stress                                                                                                                       
3831 root      20   0  6524   92    0 R  25.0  0.0   0:04.97 stress                                                                                                                       
3834 root      20   0  6524   92    0 R  25.0  0.0   0:03.56 stress                                                                                                                       
3833 root      20   0  6524   92    0 R  24.6  0.0   0:03.56 stress
複製程式碼

從上面的結果可以看出, 雖然 stress 命令指定了 -c 2(意思是在2個CPU上執行), 但是由於A和B都只綁定了CPU0,

所以雖然是雙核的機器, 它們所佔用的CPU總量卻只有 100%, 而不是例項1 中的 200%.

如果將B組的物理CPU繫結到CPU1, 那麼應該所有 stress 的程序都佔用 50%, CPU資源的總量變為 200%.

下面將B組的物理CPU繫結為CPU1, 看看結果是否和我們的預期一樣.

複製程式碼 
# 在 B組的 shell 視窗中執行以下命令
echo 1 > /mnt/cgroup/B/cpuset.cpus
cat /mnt/cgroup/B/cpuset.cpus
1
stress -c 2

# 在 A組的 shell 視窗中執行以下命令
stress -c 2

# 在第3個shell視窗中用top命令檢視執行結果
top
top - 15:20:07 up  1:53,  3 users,  load average: 0.38, 0.83, 0.56
Tasks:  78 total,   5 running,  73 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):100.0 us,  0.0 sy,  0.0 ni,  0.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
KiB Mem:   1887872 total,   117340 used,  1770532 free,    11168 buffers
KiB Swap:  3982332 total,        0 used,  3982332 free,    47088 cached

  PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S  %CPU %MEM    TIME+  COMMAND                                                                                                                      
 3854 root      20   0  6524   88    0 R  49.9  0.0   0:03.76 stress                                                                                                                       
 3857 root      20   0  6524   92    0 R  49.9  0.0   0:02.29 stress

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linux ps命令，檢視程序cpu和記憶體佔用率排序 使用以下命令檢視： ps -aux | sort -k4,4n ps auxw --sort=rss ps auxw --sort=%cpu linux 下的ps命令 %CPU 程序的cpu佔用率 %MEM 程序的記憶

檢視資源使用中CPU和記憶體前幾名的shell

目前的運維都會使用自動報警，無論是雲服務還是自建的監控系統。常見的報警是cpu、記憶體或者硬碟。這裡，我們討論一下，如何在centos上檢視cpu和記憶體佔用較高的前幾名。 使用命令： ps -aux | -sort k4nr | head -n 5 命令解釋： he

Linux檢視CPU和記憶體使用情況

在系統維護的過程中，隨時可能有需要檢視 CPU 使用率，並根據相應資訊分析系統狀況的需要。在 CentOS 中，可以通過 top 命令來檢視 CPU 使用狀況。執行 top 命令後，CPU 使用狀態會以全屏的方式顯示，並且會處在對話的模式 -- 用基於 top 的命令，可以

Linux檢視伺服器的cpu和記憶體的硬體資訊

每個cpu是幾核（假設cpu配置相同） more /proc/cpuinfo |grep "physical id"|grep "0"|wc -l cat /proc/cpuinfo | grep processor 1. 檢視物理CPU的個數 #cat /proc

Linux檢視CPU和記憶體使用情況(top mpstat pmap free ps命令使用)

    在linux系統中，一般使用系統自帶的top和mpstat命令檢視CPU的效能和使用情況，使用free和pmap命令檢視系統的記憶體使用情況。這裡就這幾個命令的使用做詳細的介紹。 top命令     在系統維護的過程中，隨時可能有需要檢視 CPU 使用率，並根據相

Linux檢視CPU和記憶體使用情況 top

top的各項內容解釋　　PID：程序的ID 　　USER：程序所有者 　　PR：程序的優先級別，越小越優先被執行 　　NInice：值 　　VIRT：程序佔用的虛擬記憶體 　　RES：程序佔用的實體記憶體 　　SHR：程序使用的共享記憶體 　　S：程序的狀態。S表示休眠，R表

linux調優：按照CPU、記憶體、磁碟IO、網路效能監測

系統優化是一項複雜、繁瑣、長期的工作，優化前需要監測、採集、測試、評估，優化後也需要測試、採集、評估、監測，而且是一個長期和持續的過程，不 是說現在優化了，測試了，以後就可以一勞永逸了，也不是說書本上的優化就適合眼下正在執行的系統，不同的系統、不同的硬體、不同的應用優化的重點也不同、 優化的

Linux下使用java獲取cpu、記憶體使用率

原文地址：http://www.voidcn.com/article/p-yehrvmep-uo.html 思路如下：Linux系統中可以用top命令檢視程序使用CPU和記憶體情況，通過Runtime類的exec()方法執行命令"top”，獲取"top"的輸出，從而得到CPU和記憶體的使用情況。

iOS 實時獲取當前應用消耗的CPU和記憶體

https://www.cnblogs.com/mobilefeng/p/4977783.html 這一遍文章對獲取app 消耗的CPU和記憶體問題的多種方案做了對比，沒有實際去測試。 1 獲取應用消耗的CPU float cpu_usage() { kern_return

彙編實驗一 檢視CPU和記憶體，用機器指令和組合語言指令程式設計

在裝完DosBox環境之後，就可以用debug模式進行彙編指令的程式設計了。 實驗內容：      首先用a指令進行資料的儲存，然後用t命令進行除錯。     可以發現ax，bx在不同的命令下發

Zabbix4.0.1使用自帶模板監控Linux主機基本選項（CPU、記憶體、硬碟、網絡卡）

zabbix_agent 端            ip : 192.168.1.206      hostname:  www.test3.com   1、新增主機  

KVM(二)CPU 和記憶體虛擬化

1. 為什麼需要 CPU 虛擬化 X86 作業系統是設計在直接執行在裸硬體裝置上的，因此它們自動認為它們完全佔有計算機硬體。x86 架構提供四個特權級別給作業系統和應用程式來訪問硬體。 Ring 是指 CPU 的執行級別，Ring 0是最高級別，Ring1次之，Ring2更次之…… 就

KVM(三)CPU 和記憶體虛擬化

在 QEMU/KVM 中，客戶機可以使用的裝置大致可分為三類： 1. 模擬裝置：完全由 QEMU 純軟體模擬的裝置。 2. Virtio 裝置：實現 VIRTIO API 的半虛擬化裝置。 3. PCI 裝置直接分配 （PCI device assignment） 。 1. 全虛擬化 I/O

實驗1檢視CPU和記憶體，用機器指令和組合語言指令程式設計

（1）實驗截圖如下:   (2).將下面3條指令寫入從2000:0開始的記憶體單元中，利用這3條指令計算2的8次方。     mov ax,1     add ax,ax     jmp 2000:0003 給出第一次和第16次t命令結果截圖 （3）檢視日期並嘗試修改其值。 （4）向

作業系統——CPU和記憶體、掛起和阻塞

CPU ≠ 記憶體 不妨把外存比作一個大倉庫，裡面有各種原材料，可以生產不同的東西。而CPU就是進行加工處理的車間。 一般來說，一個時間段，想要生產的東西也就那幾樣（是確定的，也是有限的，畢竟CPU也是有限的）。 產品確定了，原材料自然也是確定的。而當我們去取原

IIS解決CPU和記憶體佔用率過高的問題

發現程序中的w3wp佔用率過高。 　　經過查詢，發現如下： 　　w3wp.exe是在IIS(因特網資訊伺服器)與應用程式池相關聯的一個程序，如果你有多個應用程式池，就會有對應的多個w3wp.exe的程序例項執行。這個程序用來分配大量的系統資源。這個程序對於系統的穩定和安

linux檢視指定程序的cpu和mem佔用

# 保持迴圈，一直輸出 while true; do # 兩段命令結合 # 命令1: ps命令 管道 結合head命令 輸出頭部的資料型別 # 命令2: ps命令 管道 結合grep命令 輸出指定的crawl chapter命令的程序 命令可以為其他任何命

玩轉OpenStack--6>CPU 和記憶體虛擬化原理

玩轉OpenStack--6>CPU 和記憶體虛擬化原理 前面我們成功地把 KVM 跑起來了，有了些感性認識，這個對於初學者非常重要。不過還不夠，我們多少得了解一些 KVM 的實現機制，這對以後的工作會有幫助。 CPU 虛擬化 KVM 的虛擬化是需要 CPU 硬體

#Centos7.4#Linux虛擬機器KVM配置CPU、記憶體

【修改kvm虛擬機器的資源大小cpu、記憶體、硬碟】 # virsh list --all  Id    Name         State-------------------------------------