Cgroups v1 简介
cgroup 概念
Cgroup，全称Control Group（控制组），是Linux系统内核提供的一个特性（Linux 2.6.24内核开始将Cgroup加入主线）。
主要作用：
- 限制和隔离一组进程对系统资源的使用，也就是做资源QoS。可控制的资源主要包括CPU、内存、block I/O、网络带宽等等。
- 资源统计，可以统计资源使用量，比如CPU使用时长、内存使用量。
- 对进程组执行挂起、恢复。
cgroup是虽然是内核提供的功能，但是我们事实上可以不通过内核就能够轻松操作。
linux使用虚拟文件系统来为用户提供相关的接口。这也符合linux内一切皆文件的宗旨。
通过 man cgroups 命令可以在Linux中看到相关的概念。
可以将任意cgroups子系统挂载到指定的目录。与mount一致，只不过需要指定类型为 cgroup。
mount -t cgroup -o cpu,cpuacct none /sys/fs/cgroup/cpu,cpuacct
umount /sys/fs/cgroup/pids
在目前，默认情况下，一般会由systemd自动挂载到/sys/fs/cgroup中。
可以通过 ls /sys/fs/cgroup看到各个文件夹。这就是挂载的资源管理器
# ls /sys/fs/cgroup/
blkio cpu cpu,cpuacct cpuacct cpuset devices freezer hugetlb memory net_cls net_cls,net_prio net_prio perf_event pids systemd
subsystem(子系统)
cgroup 按照资源包含很多的子系统。
- cpu 子系统，主要限制进程的 cpu 使用率。
- cpuacct 子系统，可以统计 cgroups 中的进程的 cpu 使用报告。
- cpuset 子系统，可以为 cgroups 中的进程分配单独的 cpu 节点或者内存节点。
- memory 子系统，可以限制进程的 memory 使用量。
- devices 子系统，可以控制进程能够访问某些设备。
- freezer 子系统，可以挂起或者恢复 cgroups 中的进程。
- net_cls 子系统，可以标记 cgroups 中进程的网络数据包，然后可以使用 tc 模块（traffic control）对数据包进行控制。
- blkio 子系统，可以限制进程的块设备 io。
- pref_event 子系统，Cgroups中的进程监控。
- net_prio 子系统，Cgroups中的网络优先级。
- hugetlb 子系统，巨页（大内存页）限制。
- pids 子系统，进程数量限制。
- rdma 子系统，限制 RDMA/IB 特殊资源使用。
不过并不一定你的 linux 就有这些子系统，它们是在不同版本的内核中加入的。
cgroup(组)
除了子系统之外，还需要了解 group 的概念，在 cgroups 中，资源都是以组为单位控制的，每个组包含一个或多个的子系统。你可以按照任何自定义的标准进行组的划分。划分组之后，你可以将任意的进程加入、迁移到任意组中并且实时生效（但是对于进程的子进程不影响）。
hierarchy(层级树)
一组以树状结构排列的cgroup就是hierarchy(层级树)，结合虚拟文件系统来理解，通过创建、删除、重命名子目录来定义层次结构。子目录能够继承父目录的全部资源（当然了，不能超过），也可以基于父目录的资源限制进行进一步的资源大小限制。父目录如果调整了资源大小，子目录同样会马上受到影响。
每个层级树可以关联任意个数的subsystem，但是每个subsystem最多只能被挂在一颗树上。
cgroup 简单操作
如果在对应子系统目录下创建目录，则会自动生成子文件结构。
mkdir /sys/fs/cgroup/cpu/cg1
看起来像这样：
# ls -l /sys/fs/cgroup/cpu/cg1
total 0
-rw-r--r--. 1 root root 0 Jul 7 08:22 cgroup.clone_children
--w--w--w-. 1 root root 0 Jul 7 08:22 cgroup.event_control
-rw-r--r--. 1 root root 0 Jul 7 08:22 cgroup.procs
-rw-r--r--. 1 root root 0 Jul 7 08:22 cpu.cfs_period_us
-rw-r--r--. 1 root root 0 Jul 7 08:22 cpu.cfs_quota_us
-rw-r--r--. 1 root root 0 Jul 7 08:22 cpu.rt_period_us
-rw-r--r--. 1 root root 0 Jul 7 08:22 cpu.rt_runtime_us
-rw-r--r--. 1 root root 0 Jul 7 08:22 cpu.shares
-r--r--r--. 1 root root 0 Jul 7 08:22 cpu.stat
-r--r--r--. 1 root root 0 Jul 7 08:22 cpuacct.stat
-rw-r--r--. 1 root root 0 Jul 7 08:22 cpuacct.usage
-r--r--r--. 1 root root 0 Jul 7 08:22 cpuacct.usage_percpu
-rw-r--r--. 1 root root 0 Jul 7 08:22 notify_on_release
-rw-r--r--. 1 root root 0 Jul 7 08:22 tasks
接下来尝试限制cpu使用率
关于cpu相关参数可查阅：https://access.redhat.com/documentation/zh-cn/red_hat_enterprise_linux/7/html/resource_management_guide/sec-cpu
这个网站是我目前找到的最详细的中文文档了。。。
编写一个简单的java程序：
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
for( int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(() -> {
while(!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
System.out.println("hello");
}
}).start();
}
}
}
直接运行可看到cpu使用率为100%:
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
4073 root 20 0 2261340 32440 12404 S 91.7 3.3 1:24.41 java
先编辑一下cgroup的cpu使用率
echo 10000 > cpu.cfs_quota_us
echo 50000 > cpu.cfs_period_us
cpu.cfs_quota_us 代表每个时间片某一阶段（由 cpu.cfs_period_us 规定）某个 cgroup 中所有任务可运行的时间总量，单位为微秒（µs，这里以 "us" 代表）
所以设置每50ms的时间片中可以使用10ms。这也就是cpu的20%的算力
向 cgroup.procs 写入进程id 4073
echo 4073 > /sys/fs/cgroup/cpu/cgroup.procs
在使用top看一下cpu使用率，结果如下，可以发现cpu的使用率基本是不超过20%的。
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
4073 root 20 0 2261340 30840 10524 S 19.9 3.1 7:08.51 java
其他诸如内存等限制，都可以查阅文档进行限制。
总结
cgroup 是容器化的基石之一，但是实际上它的使用并没有多么的复杂，凭借 cgroup 我们可以轻松的实现任意资源的限制。 事实上，它不仅仅可以帮助我们容器化，即使是在我们的普通业务中，也是可以使用的。
比如我们的某个服务是比较费资源的服务，例如爬虫，我们不可能希望这样一个服务直接把我们的一台服务器全部跑满，因为可能需要一些资源来做其他的事情，那么我们就可以将进程移动到我们的资源组中，从而限制它的使用率。
干货了