WAHT Linux cgroup

Cgroups是什么？

Control Groups provide a mechanism for aggregating/partitioning sets of tasks, and all their future children, into hierarchical groups with specialized behaviour.
Definitions:
A *cgroup* associates a set of tasks with a set of parameters for one or more subsystems.
A *subsystem* is a module that makes use of the task grouping facilities provided by cgroups to treat groups of tasks in particular ways. A subsystem is typically a "resource controller" that schedules a resource or applies per-cgroup limits, but it may be anything that wants to act on a group of processes, e.g. a virtualization subsystem.
A *hierarchy* is a set of cgroups arranged in a tree, such that every task in the system is in exactly one of the cgroups in the hierarchy, and a set of subsystems; each subsystem has system-specific state attached to each cgroup in the hierarchy.  Each hierarchy has an instance of the cgroup virtual filesystem associated with it.
At any one time there may be multiple active hierarchies of task cgroups. Each hierarchy is a partition of all tasks in the system.
User-level code may create and destroy cgroups by name in an instance of the cgroup virtual file system, specify and query to which cgroup a task is assigned, and list the task PIDs assigned to a cgroup. Those creations and assignments only affect the hierarchy associated with that instance of the cgroup file system.
On their own, the only use for cgroups is for simple job tracking. The intention is that other subsystems hook into the generic cgroup support to provide new attributes for cgroups, such as accounting/limiting the resources which processes in a cgroup can access. For example, cpusets (see Documentation/cgroup-v1/cpusets.txt) allow you to associate a set of CPUs and a set of memory nodes with the tasks in each cgroup. 

Cgroups是Control Groups的缩写，是Linux内核提供的一种可以限制、记录、隔离进程组（process groups）所使用的物理资源（如cpu,memory,IO等等）的机制。最初由google的工程师提出，后来被整合进Linux内核。Cgroups也是LXC为实现虚拟化所使用的资源管理手段。

Cgroups可以做什么？

Cgroups最初的目标是为资源管理提供的一个统一的框架，既整合现有的cpuset等子系统，也为未来开发新的子系统提供接口。现在的cgroups适用于多种应用场景，从单个进程的资源控制，到实现操作系统层次的虚拟化（OS Level Virtualization）。Cgroups提供了一下功能：

1.限制进程组可以使用的资源数量（Resource limiting ）。比如：memory子系统可以为进程组设定一个memory使用上限，一旦进程组使用的内存达到限额再申请内存，就会出发OOM（out of memory）。

2.进程组的优先级控制（Prioritization ）。比如：可以使用cpu子系统为某个进程组分配特定cpu share。

3.记录进程组使用的资源数量（Accounting ）。比如：可以使用cpuacct子系统记录某个进程组使用的cpu时间

4.进程组隔离（Isolation）。比如：使用ns子系统可以使不同的进程组使用不同的namespace，以达到隔离的目的，不同的进程组有各自的进程、网络、文件系统挂载空间。

5.进程组控制（Control）。比如：使用freezer子系统可以将进程组挂起和恢复。

Cgroups相关概念及其关系

相关概念

1.任务（task）。在cgroups中，任务就是系统的一个进程。

2.控制族群（control group）。控制族群就是一组按照某种标准划分的进程。Cgroups中的资源控制都是以控制族群为单位实现。一个进程可以加入到某个控制族群，也从一个进程组迁移到另一个控制族群。一个进程组的进程可以使用cgroups以控制族群为单位分配的资源，同时受到cgroups以控制族群为单位设定的限制。

3.层级（hierarchy）。控制族群可以组织成hierarchical的形式，既一颗控制族群树。控制族群树上的子节点控制族群是父节点控制族群的孩子，继承父控制族群的特定的属性。

4.子系统（subsytem）。一个子系统就是一个资源控制器，比如cpu子系统就是控制cpu时间分配的一个控制器。子系统必须附加（attach）到一个层级上才能起作用，一个子系统附加到某个层级以后，这个层级上的所有控制族群都受到这个子系统的控制。

相互关系

1.每次在系统中创建新层级时，该系统中的所有任务都是那个层级的默认 cgroup（我们称之为 root cgroup ，此cgroup在创建层级时自动创建，后面在该层级中创建的cgroup都是此cgroup的后代）的初始成员。

2.一个子系统最多只能附加到一个层级。

3.一个层级可以附加多个子系统

4.一个任务可以是多个cgroup的成员，但是这些cgroup必须在不同的层级。

5.系统中的进程（任务）创建子进程（任务）时，该子任务自动成为其父进程所在 cgroup 的成员。然后可根据需要将该子任务移动到不同的 cgroup 中，但开始时它总是继承其父任务的cgroup。

Cgroups子系统介绍

blkio -- 这个子系统为块设备设定输入/输出限制，比如物理设备（磁盘，固态硬盘，USB 等等）。

cpu -- 这个子系统使用调度程序提供对 CPU 的 cgroup 任务访问。

cpuacct -- 这个子系统自动生成 cgroup 中任务所使用的 CPU 报告。

cpuset -- 这个子系统为 cgroup 中的任务分配独立 CPU（在多核系统）和内存节点。

devices -- 这个子系统可允许或者拒绝 cgroup 中的任务访问设备。

freezer -- 这个子系统挂起或者恢复 cgroup 中的任务。

memory -- 这个子系统设定 cgroup 中任务使用的内存限制，并自动生成由那些任务使用的内存资源报告。

net_cls -- 这个子系统使用等级识别符（classid）标记网络数据包，可允许 Linux 流量控制程序（tc）识别从具体 cgroup 中生成的数据包。

ns -- 名称空间子系统。