A.2. cpu

cpu 子系统可以调度 cgroup 对 CPU 的获取量。可用以下两个调度程序来管理对 CPU 资源的获取：
  • 完全公平调度程序（CFS） — 一个比例分配调度程序，可根据任务优先级 ∕ 权重或 cgroup 分得的份额，在任务群组（cgroups）间按比例分配 CPU 时间（CPU 带宽）。关于如何使用 CFS 进行资源控制，请参阅〈第 A.2.1 节 “CFS 可调度参数”〉。
  • 实时调度程序（RT） — 一个任务调度程序，可对实时任务使用 CPU 的时间进行限定。关于如何进行限定，请参阅〈第 A.2.2 节 “RT 可调参数”〉。

A.2.1. CFS 可调度参数

在 CFS 中，如果系统有足够的空闲 CPU 周期，那么 cgroup 可获得比其自有份额更多的 CPU 可用量，因为该调度程序有连续工作的特性。此情况通常会在 cgroup 根据相关共享消耗 CPU 时间时出现。在需要对 cgroup 的 CPU 可用量做出硬性限制时（即任务的 CPU 时间不能超过一个特定量），可使用强制上限。
以下选项可用来配置强制上限或者 CPU 相对份额：

强制上限的可调参数

cpu.cfs_period_us
此参数可以设定重新分配 cgroup 可用 CPU 资源的时间间隔，单位为微秒（µs，这里以 “us” 表示）。如果一个 cgroup 中的任务在每 1 秒钟内有 0.2 秒的时间可存取一个单独的 CPU，则请将 cpu.rt_runtime_us 设定为 2000000，并将 cpu.rt_period_us 设定为 1000000。cpu.cfs_quota_us 参数的上限为 1 秒，下限为 1000 微秒。
cpu.cfs_quota_us
此参数可以设定在某一阶段（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）。一旦 cgroup 中任务用完按配额分得的时间，它们就会被在此阶段的时间提醒限制流量，并在进入下阶段前禁止运行。如果 cgroup 中任务在每 1 秒内有 0.2 秒，可对单独 CPU 进行存取，请将 cpu.cfs_quota_us 设定为 200000，cpu.cfs_period_us 设定为 1000000。请注意，配额和时间段参数都根据 CPU 来操作。例如，如要让一个进程完全利用两个 CPU，请将 cpu.cfs_quota_us 设定为 200000，cpu.cfs_period_us 设定为 100000。
如将 cpu.cfs_quota_us 的值设定为 -1，这表示 cgroup 不需要遵循任何 CPU 时间限制。这也是每个 cgroup 的默认值（root cgroup 除外）。
cpu.stat
此参数通过以下值报告 CPU 时间统计：
  • nr_periods — 经过的周期间隔数（如 cpu.cfs_period_us 中所述）。
  • nr_throttled — cgroup 中任务被节流的次数（即耗尽所有按配额分得的可用时间后，被禁止运行）。
  • throttled_time — cgroup 中任务被节流的时间总计（以纳秒为单位）。

相对比例的可调参数

cpu.shares
此参数用一个整数来设定 cgroup 中任务 CPU 可用时间的相对比例。例如： cpu.shares 设定为 100 的任务，即便在两个 cgroup 中，也将获得相同的 CPU 时间；但是 cpu.shares 设定为 200 的任务与 cpu.shares 设定为 100 的任务相比，前者可使用的 CPU 时间是后者的两倍，即便它们在同一个 cgroup 中。cpu.shares 文件设定的值必须大于等于 2。
请注意：在多核系统中，CPU 时间比例是在所有 CPU 核中分配的。即使在一个多核系统中，某个 cgroup 受限制而不能 100% 使用 CPU，它仍可以 100% 使用每个单独的 CPU 核。请参考以下示例：如果 cgroup A 可使用 CPU 的 25%，cgroup B 可使用 CPU 的 75%，在四核系统中启动四个消耗大量 CPU 的进程（一个在 A 中，三个在 B 中）后，会得到以下 CPU 分配结果：

表 A.1. CPU 分配比例

PIDcgroupCPUCPU 共享
100A0CPU0 的 100%
101B1CPU1 的 100%
102B2CPU2 的 100%
103B3CPU3 的 100%
使用 “相对比例” 设定 CPU 获取量来管理资源时，有两个问题需要注意：
  • 因为 CFS 不需要相同的 CPU 使用量，所以很难预测 cgroup 的 CPU 可用时间。当一个 cgroup 中的任务处于闲置状态且不使用任何 CPU 时间时，剩余的时间会被收集到未使用的 CPU 循环全局池中。其它 cgroup 可以从这个池中借用 CPU 循环。
  • cgroup 实际可用的 CPU 时间会根据该系统中 cgroup 的数量有所不同。如果一个 cgroup 的相对份额是 1000，另外两个 cgroup 的相对份额是 500，在所有 cgroup 中的进程都尝试使用 100% CPU 时间的条件下，第一个 cgroup 将有 50% 的 CPU 时间。但如果新添加一个相对份额为 1000 的 cgroup，则第一个 cgroup 只允许使用 33% 的 CPU 时间（剩余的 cgroup 则使用 16.5%、16.5% 和 33% 的 CPU 时间）。

A.2.2. RT 可调参数

RT 调度程序与 CFS 的强制上限（详情请参阅〈第 A.2.1 节 “CFS 可调度参数”〉）类似，但只限制实时任务对 CPU 的存取。一个实时任务存取 CPU 的时间可以通过为每个 cgroup 分配运行时间和时段来设定。然后，在运行时间的特定时间段，cgroup 中的所有任务会被允许存取 CPU（例如：可允许 cgroup 中的任务每秒中运行 0.1 秒）。
cpu.rt_period_us
此参数可以设定在某个时间段中 ，每隔多久，cgroup 对 CPU 资源的存取就要重新分配，单位为微秒（µs，这里以“us”表示），只可用于实时调度任务。如果某个 cgroup 中的任务，每秒内有 0.2 秒可存取 CPU 资源，则请将 cpu.rt_runtime_us 设定为 200000，并将 cpu.rt_period_us 设定为 1000000。
cpu.rt_runtime_us
此参数可以指定在某个时间段中， cgroup 中的任务对 CPU 资源的最长连续访问时间，单位为微秒（µs，这里以“us”表示），只可用于实时调度任务。建立这个限制是为了防止一个 cgroup 中的任务独占 CPU 时间。如果 cgroup 中的任务，在每秒内有 0.2 秒可存取 CPU 资源，请将 cpu.rt_runtime_us 设定为 200000，并将 cpu.rt_period_us 设定为 1000000。请注意：运行时间和阶段参数会根据 CPU 操作。例如：如要允许一个实时任务完全利用两个 CPU，请将 cpu.cfs_quota_us 设定为 200000 并将 cpu.cfs_period_us 设定为 100000。

A.2.3. 示例应用

例 A.2. 限制 CPU 存取

以下示例假设您已配置 cgroup 层级并且cpu 子系统已挂载到您的系统中：
  • 如要让一个 cgroup 使用一个 CPU 的 25%，同时另一个 cgroup 使用此 CPU 的 75%，请使用以下指令： 
    ~]# echo 250 > /cgroup/cpu/blue/cpu.shares
~]# echo 750 > /cgroup/cpu/red/cpu.shares
  • 如要让一个 cgroup 完全使用一个 CPU，请使用以下指令： 
    ~]# echo 10000 > /cgroup/cpu/red/cpu.cfs_quota_us
~]# echo 10000 > /cgroup/cpu/red/cpu.cfs_period_us
  • 如要让一个 cgroup 使用 CPU 的 10%，请使用以下指令： 
    ~]# echo 10000 > /cgroup/cpu/red/cpu.cfs_quota_us
~]# echo 100000 > /cgroup/cpu/red/cpu.cfs_period_us
  • 在多核系统中，如要让一个 cgroup 完全使用两个 CPU 核，请使用以下指令： 
    ~]# echo 200000 > /cgroup/cpu/red/cpu.cfs_quota_us
~]# echo 100000 > /cgroup/cpu/red/cpu.cfs_period_us