子系统
- cpu 子系统,主要限制进程的 cpu 使用率。
- cpuacct 子系统,可以统计 cgroups 中的进程的 cpu 使用报告。
- cpuset 子系统,可以为 cgroups 中的进程分配单独的 cpu 节点或者内存节点。
- memory 子系统,可以限制进程的 memory 使用量。
- blkio 子系统,可以限制进程的块设备 io。
- devices 子系统,可以控制进程能够访问某些设备。
- net_cls 子系统,可以标记 cgroups 中进程的网络数据包,然后可以使用 tc 模块(traffic control)对数据包进行控制。
- freezer 子系统,可以挂起或者恢复 cgroups 中的进程。
- ns 子系统,可以使不同 cgroups 下面的进程使用不同的 namespace。
这里面每一个子系统都需要与内核的其他模块配合来完成资源的控制,比如对 cpu 资源的限制是通过进程调度模块根据 cpu 子系统的配置来完成的;对内存资源的限制则是内存模块根据 memory 子系统的配置来完成的,而对网络数据包的控制则需要 Traffic Control 子系统来配合完成。
Hierarchy
内核使用cgroup结构体来表示一个control group对某些cgroups子系统进行资源限制。cgroup结构体可以组成成一颗树的形式。每一棵cgroup 结构体组成的树称之为一个 cgroups 层级结构。cgroups层级结构可以 attach 一个或者几个 cgroups 子系统,当前层级结构可以对其 attach 的 cgroups 子系统进行资源的限制。
在创建了 cgroups 层级结构中的节点(cgroup 结构体)之后,可以把进程加入到某一个节点的控制任务列表中,一个节点的控制列表中的所有进程都会受到当前节点的资源限制。同时某一个进程也可以被加入到不同的 cgroups 层级结构的节点中,因为不同的 cgroups 层级结构可以负责不同的系统资源。所以说进程和 cgroup 结构体是一个多对多的关系。
M×N Linkage”说明的是css_set通过辅助数据结构可以与 cgroups 节点进行多对多的关联。
文件系统
我们知道cgroup是Linux内核中的数据结构,那么Linux是如何让用户态的进程使用到cgroups的功能呢?
VFS(Virtual File System)
VFS将内核态的文件系统隐藏起来,给用户态进程提供一个统一的文件系统API接口。VFS 使用了一种通用文件系统的设计,具体的文件系统只要实现了 VFS 的设计接口,就能够注册到 VFS 中,从而使内核可以读写这种文件系统。
VFS通用文件模型有四种元数据结构:
- superblock object:用于存放已经注册的文件系统信息。
- inode object:用于存放具体的文件信息。
- file object:一个文件对象表示进程内打开的一个文件,文件对象是存放在进程的文件描述符表里面的。
- dentry object:在每个文件系统中,内核在查找某一个路径中的文件时,会为内核路径上的每一个分量都生成一个目录项对象,通过目录项对象能够找到对应的 inode 对象,目录项对象一般会被缓存,从而提高内核查找速度。