前言：为什么需要cgroup？

在现代计算环境中，资源隔离和限制是确保系统稳定性的关键。当我们在服务器上运行多个应用程序时，如何避免某个进程耗尽所有内存？如何确保关键服务始终获得足够的CPU资源？这正是Linux内核中 cgroup（Control Groups）要解决的核心问题。

一、cgroup基础概念

1.1 什么是cgroup？

cgroup是Linux内核提供的机制，用于：

限制资源使用（CPU/Memory/IO等）
优先级控制
资源统计
进程组控制

1.2 核心术语解析

术语	说明
hierarchy	层级结构，以树形结构组织cgroup
subsystem	资源控制器，也称子系统（如cpu、memory、blkio）
control group	资源控制组，包含一组进程和对应的控制参数

二、cgroup核心子系统详解

2.1 CPU子系统

1 2	# 限制进程组CPU使用率为50% echo 50000 > /sys/fs/cgroup/cpu/xxxapp_limits/cpu.cfs_quota_us

cpu.shares：相对CPU时间分配
cpu.cfs_period_us：CPU周期时长（默认100ms）
cpu.stat：CPU使用统计

2.2 Memory子系统

1 2	# 设置内存限制为1GB echo 1G > /sys/fs/cgroup/memory/app_limits/memory.limit_in_bytes

memory.usage_in_bytes：当前内存使用量
memory.oom_control：OOM控制策略

2.3 blkio子系统

1 2	# 限制磁盘读速度为1MB/s echo "8:0 1048576" > /sys/fs/cgroup/blkio/app_limits/blkio.throttle.read_bps_device

三、cgroup实践指南

3.1 命令行操作

# 创建新的cgroup
cgcreate -g cpu,memory:/myapp

# 添加进程到cgroup
cgclassify -g cpu,memory:/myapp 1234

# 查看cgroup树
systemd-cgls

3.2 通过systemd管理

# /etc/systemd/system/myapp.service
[Service]
MemoryLimit=2G
CPUQuota=80%

3.3 容器中的应用（Docker示例）

1	docker run -it --cpus="0.5" --memory="512m" alpine

四、cgroup v1 vs v2对比

特性	cgroup v1	cgroup v2
架构设计	多层级独立管理	统一层级结构
内存控制	缺少swap+内存综合控制	支持memory.swap.max
压力反馈	无	新增PSI（Pressure Stall Information）
默认启用	旧版Linux内核	Linux 4.15+

五、生产环境注意事项

资源限制的级联效应：子cgroup的资源限制不会超过父组
OOM Killer触发条件：当进程超过memory.limit_in_bytes且无法回收内存时
cgroup与namespace的关系：cgroup负责资源控制，namespace负责视图隔离
监控关键指标：
- cpuacct.usage：CPU时间消耗
- memory.failcnt：内存超限次数

六、调试与监控工具推荐

cgtop：类似top的cgroup监控工具
systemd-cgtop：实时查看systemd服务资源使用
BPF工具：通过bcc工具包中的cgstat进行深度追踪

总结：资源管理的艺术

理解cgroup不仅有助于优化应用性能，更是构建可靠分布式系统的基石。随着云原生技术的发展，cgroup在容器编排、Serverless等领域持续发挥着关键作用。
本文通过理论解析与实操演示，系统性地介绍了cgroup的核心机制。建议读者在自己的Linux系统中通过/sys/fs/cgroup目录进行动手实验，加深对资源分配策略的理解。

延伸阅读：

Linux内核文档：cgroup-v2

《Linux Kernel Development》第3章

cgroup实践：解决容器内存泄漏案例

Sapphire

Linux cgroup：资源管理的核心机制