一、Cgroup v2架构

1.1 基本概念

bash
# 查看系统是否启用cgroup v2
$ mount | grep cgroup2
cgroup2 on /sys/fs/cgroup type cgroup2 (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime)

# 检查内核配置
$ grep CGROUP /boot/config-$(uname -r)
CONFIG_CGROUPS=y
CONFIG_CGROUP_SCHED=y
CONFIG_CGROUP_CPUACCT=y
CONFIG_CGROUP_BPF=y

1.2 目录结构

plaintext
cgroup v2目录层级：
/sys/fs/cgroup/
├── cpu.max
├── cpu.pressure
├── cpu.stat
├── io.max
├── io.pressure
├── io.stat
├── memory.current
├── memory.max
├── memory.pressure
└── system.slice/
├── ssh.service
├── docker.service
└── application.service

二、CPU资源管理

2.1 CPU配置参数

python
classCPUController:
def __init__(self, cgroup_path):
self.path = cgroup_path

def set_cpu_weight(self, weight):
"""设置CPU权重"""
with open(f"{self.path}/cpu.weight","w")as f:
            f.write(str(weight))

def set_cpu_max(self, max_quota, period):
"""设置CPU使用上限"""
with open(f"{self.path}/cpu.max","w")as f:
            f.write(f"{max_quota} {period}")

def get_cpu_stat(self):
"""获取CPU使用统计"""
with open(f"{self.path}/cpu.stat","r")as f:
            stats ={}
for line in f:
                key, value = line.strip().split()
                stats[key]=int(value)
return stats

2.2 CPU限制示例

bash
# 创建cgroup
$ mkdir -p /sys/fs/cgroup/myapp

# 设置CPU限制（50%）
$ echo "50000 100000">/sys/fs/cgroup/myapp/cpu.max

# 设置CPU权重
$ echo "100">/sys/fs/cgroup/myapp/cpu.weight

# 添加进程到cgroup
$ echo $PID >/sys/fs/cgroup/myapp/cgroup.procs

三、内存资源管理

3.1 内存限制配置

python
classMemoryController:
def __init__(self, cgroup_path):
self.path = cgroup_path

def set_memory_limit(self, limit_bytes):
"""设置内存限制"""
with open(f"{self.path}/memory.max","w")as f:
            f.write(str(limit_bytes))

def set_memory_high(self, high_bytes):
"""设置内存软限制"""
with open(f"{self.path}/memory.high","w")as f:
            f.write(str(high_bytes))

def handle_oom(self):
"""OOM处理策略"""
with open(f"{self.path}/memory.oom.group","w")as f:
            f.write("1")

3.2 内存监控

bash
# 查看内存使用情况
$ cat /sys/fs/cgroup/myapp/memory.current
$ cat /sys/fs/cgroup/myapp/memory.stat

# 监控内存压力
$ cat /sys/fs/cgroup/myapp/memory.pressure

# 查看OOM事件
$ cat /sys/fs/cgroup/myapp/memory.events

四、IO资源管理

4.1 IO限制配置

python
classIOController:
def configure_io(self, device, rbps, wbps):
"""配置IO限制"""
        rules = f"{device} rbps={rbps} wbps={wbps}"
with open(f"{self.path}/io.max","w")as f:
            f.write(rules)

def set_io_weight(self, weight):
"""设置IO权重"""
with open(f"{self.path}/io.weight","w")as f:
            f.write(str(weight))

def monitor_io(self):
"""监控IO使用"""
with open(f"{self.path}/io.stat","r")as f:
            stats = f.read()
returnself.parse_io_stats(stats)

4.2 IO控制示例

bash
# 设置读写速度限制（设备号252:1）
$ echo "252:1 rbps=2097152 wbps=2097152">/sys/fs/cgroup/myapp/io.max

# 设置IO权重
$ echo "100">/sys/fs/cgroup/myapp/io.weight

# 监控IO使用
$ cat /sys/fs/cgroup/myapp/io.stat

五、实际应用场景

5.1 Web服务限制

plaintext
Web服务资源配置：
资源类型限制值说明
CPU            200%最多使用2个核心
内存2GB内存硬限制
内存软限制1.5GB触发回收阈值
IO读取50MB/s         磁盘读取速度
IO写入30MB/s         磁盘写入速度

5.2 数据库资源隔离

bash
# 创建数据库cgroup
$ mkdir -p /sys/fs/cgroup/mysql

# CPU限制：最多使用8核
$ echo "800000 100000">/sys/fs/cgroup/mysql/cpu.max

# 内存限制：16GB
$ echo "17179869184">/sys/fs/cgroup/mysql/memory.max

# IO限制：读200MB/s，写100MB/s
$ echo "252:1 rbps=209715200 wbps=104857600">/sys/fs/cgroup/mysql/io.max

六、监控与调优

6.1 性能监控

python
classCgroupMonitor:
def __init__(self):
self.metrics ={
'cpu':self.monitor_cpu,
'memory':self.monitor_memory,
'io':self.monitor_io
}

def collect_metrics(self):
"""收集所有指标"""
        results ={}
for name, monitor inself.metrics.items():
try:
                results[name]= monitor()
exceptExceptionas e:
                logger.error(f"Failed to collect {name} metrics: {e}")

return results

6.2 告警配置

yaml
# Prometheus告警规则
groups:
- name: cgroup_alerts
  rules:
- alert:HighCPUUsage
    expr: cgroup_cpu_usage_seconds >0.9
for:5m
    labels:
      severity: warning

- alert:MemoryNearLimit
    expr: cgroup_memory_usage_bytes / cgroup_memory_max_bytes >0.9
for:5m
    labels:
      severity: warning

七、常见问题解决

7.1 排查清单

1. CPU相关

• 检查cpu.max设置

• 查看cpu.pressure

• 分析cpu.stat

2. 内存相关

• 检查memory.current

• 分析OOM事件

• 查看内存压力

3. IO相关

• 检查io.max设置

• 分析io.pressure

• 监控IO延迟

7.2 最佳实践

plaintext
优化建议：
1. CPU配置
-根据应用特性设置权重
-预留足够的CPU余量
-避免过度限制

2.内存配置
-设置合理的软限制
-配置OOM策略
-监控内存压力

3. IO配置
-按设备分别限制
-配置适当的权重
-监控IO延迟