Docker内核技术原理（七）之CPU Cgroup

之前的文章介绍了常用的Namespace，Namespace解决了资源隔离问题，让不同的容器只看到自己的空间。但只有Namespace是不够的，还需要限制进程的资源用量，譬如现在进程的CPU和内存使用等。

我们首先看CPU的限制，Docker容器启动可以指定

-c, --cpu-shares int       CPU shares (relative weight)
--cpu-period int       Limit CPU CFS (Completely Fair Scheduler) period
--cpu-quota int        Limit CPU CFS (Completely Fair Scheduler) quota

其中cpu-shares是通过cgroup的cpu.shares来设置CPU的相对值，并且是针对所有的CPU限制各个组之间的配额，默认是1024。假如两个控制组foo和bar：

/cpu/foo/cpu.shares : 2048
/cpu/bar/cpu.shares : 1024

在foo和bar控制组中的进程在CPU满负荷的情况下，分别占用CPU 2（2048）：1（1024）的计算资源，也就是说foo可以使用66.6%的计算能力。

如果还有另一个控制组加入，这些权重将重新计算，比如此时添加一个新的xxx控制组权重为1024，那么他将占用1024/(1024+1024+2048)=25%计算能力，而foo只能使用50%的计算能力，如下所示。

当然如果其他进程都空闲的情况，某个进程还是可以占用全部的CPU资源的，可见，它只是在CPU满负荷运行的情况下才有意义，使用方式的优势是可以充分利用资源，但弊端也很明显，不能绝对限制资源，导致使用不受限制。

之后，内核cgroup中加入了cpu.cfs_period_us 和 cpu.cfs_quota_us，用来限制组中的所有进程在单位时间里可以使用的CPU时间，这里的cfs是完全公平调度器的缩写。cpu.cfs_period_us就是时间周期，默认为100000，即百毫秒。cpu.cfs_quota_us就是在这期间内可使用的CPU时间，默认-1，即无限制。如果需要限制一个CPU的使用可以设置

 # echo 100000> cpu.cfs_quota_us
 # echo 100000> cpu.cfs_period_us 

在100ms period时间内，使用了100ms quota的CPU时间片，也就是使用了一个核计算能力，同理如果限制使用0.5个核应该设置

# echo 50000 > cpu.cfs_quota_us
# echo 100000> cpu.cfs_period_us

在100ms period的时间周期内，配置了50ms quota的时间片配额，也就是使用了0.5个核，那么quota能大于period吗？当然，如果使用两个核应该设置成

# echo 200000> cpu.cfs_quota_us
# echo 100000> cpu.cfs_period_us

通过设置在100ms period内使用200ms quota的时间片，控制可以使用两个核的计算能力。下面通过一个例子看一下具体如何设置

首先启动一个简单的shell死循环

 # while : ; do : ; done &

通过top命令查看

可以看到这个进程占用了100%的CPU，代表使用了一个核，大家很能觉得奇怪，为啥正好是一个核呢？上面的死循环不应该是消耗所有的CPU吗？如果是8核的机器，应该消耗800%才对，这是因为这个bash死循环，只是在一个线程上执行，并没有启动多线程，所有造成只能使用100%的假象，言归正传，那如何让他使用0.5个核呢？核心配置上面已经介绍过了，

# cd /sys/fs/cgroup/cpu
# mkdir test  //创建控制组
# cd test && ls
cgroup.clone_children  cpuacct.usage         cpuacct.usage_percpu_sys   cpuacct.usage_user  cpu.rt_period_us   cpu.stat
cgroup.procs           cpuacct.usage_all     cpuacct.usage_percpu_user  cpu.cfs_period_us   cpu.rt_runtime_us  notify_on_release
cpuacct.stat           cpuacct.usage_percpu  cpuacct.usage_sys          cpu.cfs_quota_us    cpu.shares         tasks

配置CPU使用

# cat  cpu.cfs_period_us
100000                                                                                                            
# echo 50000 > cpu.cfs_quota_us

将pid写入

# echo 29510 > tasks

查看效果如下使用0.5个核的计算能力：

总结一下，我们可以通过cpu.shares设置CPU的相对用量，通过cfs_period_us和cfs_quota_us组合设置CPU使用的绝对值。Docker的底层正是通过设置cgroup实现CPU资源的限制。