27.4. 使用 cgroups-v1 为应用程序设置 CPU 限制

流程

1. 识别您要在 CPU 消耗中限制的应用程序的进程 ID (PID)：

   # top
   top - 11:34:09 up 11 min,  1 user,  load average: 0.51, 0.27, 0.22
   Tasks: 267 total,   3 running, 264 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
   %Cpu(s): 49.0 us,  3.3 sy,  0.0 ni, 47.5 id,  0.0 wa,  0.2 hi,  0.0 si,  0.0 st
   MiB Mem :   1826.8 total,    303.4 free,   1046.8 used,    476.5 buff/cache
   MiB Swap:   1536.0 total,   1396.0 free,    140.0 used.    616.4 avail Mem
   
     PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND
    6955 root      20   0  228440   1752   1472 R  99.3   0.1   0:32.71 sha1sum
    5760 jdoe      20   0 3603868 205188  64196 S   3.7  11.0   0:17.19 gnome-shell
    6448 jdoe      20   0  743648  30640  19488 S   0.7   1.6   0:02.73 gnome-terminal-
       1 root      20   0  245300   6568   4116 S   0.3   0.4   0:01.87 systemd
     505 root      20   0       0      0      0 I   0.3   0.0   0:00.75 kworker/u4:4-events_unbound
   ...

   Copy to Clipboard Toggle word wrap

   PID 为 6955 的 sha1sum 示例应用程序消耗大量的 CPU 资源。

2. 在 cpu 资源控制器目录中创建子目录：

   # mkdir /sys/fs/cgroup/cpu/Example/

   Copy to Clipboard Toggle word wrap

   此目录代表控制组，您可以在其中放置特定的进程，并将某些 CPU 限制应用到进程。同时，目录中将创建多个 cgroups-v1 接口文件和特定于 cpu 控制器的文件。

3. 可选：检查新创建的控制组：

   # ll /sys/fs/cgroup/cpu/Example/
   -rw-r—​r--. 1 root root 0 Mar 11 11:42 cgroup.clone_children
   -rw-r—​r--. 1 root root 0 Mar 11 11:42 cgroup.procs
   -r—​r—​r--. 1 root root 0 Mar 11 11:42 cpuacct.stat
   -rw-r—​r--. 1 root root 0 Mar 11 11:42 cpuacct.usage
   -r—​r—​r--. 1 root root 0 Mar 11 11:42 cpuacct.usage_all
   -r—​r—​r--. 1 root root 0 Mar 11 11:42 cpuacct.usage_percpu
   -r—​r—​r--. 1 root root 0 Mar 11 11:42 cpuacct.usage_percpu_sys
   -r—​r—​r--. 1 root root 0 Mar 11 11:42 cpuacct.usage_percpu_user
   -r—​r—​r--. 1 root root 0 Mar 11 11:42 cpuacct.usage_sys
   -r—​r—​r--. 1 root root 0 Mar 11 11:42 cpuacct.usage_user
   -rw-r—​r--. 1 root root 0 Mar 11 11:42 cpu.cfs_period_us
   -rw-r—​r--. 1 root root 0 Mar 11 11:42 cpu.cfs_quota_us
   -rw-r—​r--. 1 root root 0 Mar 11 11:42 cpu.rt_period_us
   -rw-r—​r--. 1 root root 0 Mar 11 11:42 cpu.rt_runtime_us
   -rw-r—​r--. 1 root root 0 Mar 11 11:42 cpu.shares
   -r—​r—​r--. 1 root root 0 Mar 11 11:42 cpu.stat
   -rw-r—​r--. 1 root root 0 Mar 11 11:42 notify_on_release
   -rw-r—​r--. 1 root root 0 Mar 11 11:42 tasks

   Copy to Clipboard Toggle word wrap

   cpuacct.usage,cpu.cfs._period_us 等文件代表特定的配置和/或限制，可以为 Example 控制组中的进程设置它们。请注意，文件名前缀为它们所属的控制组控制器的名称。

   默认情况下，新创建的控制组继承对系统整个 CPU 资源的访问权限，且无限制。

4. 为控制组群配置 CPU 限制：

   # echo "1000000" > /sys/fs/cgroup/cpu/Example/cpu.cfs_period_us
   # echo "200000" > /sys/fs/cgroup/cpu/Example/cpu.cfs_quota_us

   Copy to Clipboard Toggle word wrap
   • cpu.cfs_period_us 文件代表控制组对必须重新分配的 CPU 资源的访问频率。时间段为微秒(µs, "us")。上限为 1000 000 微秒，下限为 1000 微秒。

   • cpu.cfs_quota_us 文件表示控制组中的所有进程可以在一段时间内共同运行的总时间（以微秒为单位），如 cpu.cfs_period_us 所定义的那样。当控制组中的进程在单个时段内用完了配额所指定的所有时间时，它们将在该时段的剩余时间内被限制，并且直到下一个时段才允许运行。下限为 1000 微秒。

     上面的示例命令设定 CPU 时间限值，使得 Example 控制组中的所有进程仅能每 1 秒（ cpu.cfs_quota_us 定义）每 1 秒（由 cpu.cfs_period_us 定义）运行 0.2 秒。

5. 可选：验证限制：

   # cat /sys/fs/cgroup/cpu/Example/cpu.cfs_period_us /sys/fs/cgroup/cpu/Example/cpu.cfs_quota_us
   1000000
   200000

   Copy to Clipboard Toggle word wrap

6. 将应用程序的 PID 添加到 Example 控制组群中：

   # echo "6955" > /sys/fs/cgroup/cpu/Example/cgroup.procs

   Copy to Clipboard Toggle word wrap

   此命令可确保特定的应用成为 Example 控制组的成员，并且不超过为 Example 控制组配置的 CPU 限制。PID 必须代表系统中一个已存在的进程。此处的 PID 6955 被分配给 sha1sum /dev/zero & 进程，用来演示 cpu 控制器的用例。

验证

1. 验证应用程序是否在指定的控制组群中运行：

   # cat /proc/6955/cgroup
   12:cpuset:/
   11:hugetlb:/
   10:net_cls,net_prio:/
   9:memory:/user.slice/user-1000.slice/user@1000.service
   8:devices:/user.slice
   7:blkio:/
   6:freezer:/
   5:rdma:/
   4:pids:/user.slice/user-1000.slice/user@1000.service
   3:perf_event:/
   2:cpu,cpuacct:/Example
   1:name=systemd:/user.slice/user-1000.slice/user@1000.service/gnome-terminal-server.service

   Copy to Clipboard Toggle word wrap

   应用程序的进程在 Example 控制组中运行，将 CPU 限制应用到应用程序的进程。

2. 确定节流应用程序的当前 CPU 消耗：

   # top
   top - 12:28:42 up  1:06,  1 user,  load average: 1.02, 1.02, 1.00
   Tasks: 266 total,   6 running, 260 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
   %Cpu(s): 11.0 us,  1.2 sy,  0.0 ni, 87.5 id,  0.0 wa,  0.2 hi,  0.0 si,  0.2 st
   MiB Mem :   1826.8 total,    287.1 free,   1054.4 used,    485.3 buff/cache
   MiB Swap:   1536.0 total,   1396.7 free,    139.2 used.    608.3 avail Mem
   
     PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND
    6955 root      20   0  228440   1752   1472 R  20.6   0.1  47:11.43 sha1sum
    5760 jdoe      20   0 3604956 208832  65316 R   2.3  11.2   0:43.50 gnome-shell
    6448 jdoe      20   0  743836  31736  19488 S   0.7   1.7   0:08.25 gnome-terminal-
     505 root      20   0       0      0      0 I   0.3   0.0   0:03.39 kworker/u4:4-events_unbound
    4217 root      20   0   74192   1612   1320 S   0.3   0.1   0:01.19 spice-vdagentd
   ...

   Copy to Clipboard Toggle word wrap

   请注意，PID 6955 的 CPU 消耗从 99% 减少到 20%。