存储服务器配置步骤Cgroupsmemory子系统

导读本文是一系列对cgroup说明的文档，已期望说明cgroup子系统涉及的所有子系统，本文只对memory进行说明，本文的目录如下什么是cgroupmemor....

本文是一系列对cgroup说明的文档，已期望说明cgroup子系统涉及的所有子系统，本文只对memory进行说明，本文的目录如下

1. 什么是cgroup memory ？
2. cgroup memory是如何实现的？
3. cgroup memory是如何调用的？

1 什么是cgroup memory ?

cgroup memory子系统又称为Memory Resource Controller，通过为每个cgroup维护一个内存管理机制，控制处于所有属于该cgroup的进程对内存的使用方式。cgroup mem有以下控制内存使用的目录内容：

tasks # 关联的任务线程 cgroup.procs # 关联的任务进程 cgroup.event_control # an interface for event_fd() memory.usage_in_bytes # 当前已使用的内存 memory.memsw.usage_in_bytes # 当前已使用的内存，swap memory.limit_in_bytes # 当前限制的内存使用 memory.memsw.limit_in_bytes # 当前限制的内存、swap memory.failcnt # 当前达到内存阈值的次数 memory.memsw.failcnt # 当前达到内存、swap阈值的次数 memory.max_usage_in_bytes # 查看内存使用的最大值 memory.memsw.max_usage_in_bytes # 查看内存、swap使用的最大值 memory.soft_limit_in_bytes # 设置/查看 soft limit of memory usage memory.stat # 查看元数据 memory.use_hierarchy # 设置/查看 hierarchical account enabled memory.force_empty # trigger forced page reclaim memory.pressure_level # set memory pressure notifications memory.swappiness # set/show swappiness parameter of vmscan memory.move_charge_at_immigrate # set/show controls of moving charges memory.oom_control # 设置/查看 oom 控制 memory.numa_stat # show the number of memory usage per numa node memory.kmem.limit_in_bytes # 设置/查看内核内存的硬件限制 memory.kmem.usage_in_bytes # 查看当前内核内存分配 memory.kmem.failcnt # 查看内核内存达到限制次数 memory.kmem.max_usage_in_bytes # 查看内核内存最大使用量 memory.kmem.tcp.limit_in_bytes # 查看/设置 tcp 缓存内存硬件限制 memory.kmem.tcp.usage_in_bytes # 查看当前tcp 使用 memory.kmem.tcp.failcnt # 查看当前tcp达到内存限制次数 memory.kmem.tcp.max_usage_in_bytes # 查看当前tcp buf内存使用最大限制

以使用为例，使用linux mem提供的文件系统方式为例

# 限制内存使用$ echo 4M > /sys/fs/cgroup/memory/test/memory.limit_in_bytes# 查看内存使用$ cat /sys/fs/cgroup/memory/test/memory.limit_in_bytes4194304# 查看已使用内存$ cat /sys/fs/cgroup/memory/test/memory.usage_in_bytes1216512

2 cgroup memory是如何实现的 ?

图1 查看控制器抽象结构

内存控制器的核心在于设计的page_counter，page_counter追踪当前的内存使用量以及进程内存的限制量。由mem_cgroup对每个关联的cgroup进行控制。

内存控制器工作原理：

1. 每个cgroup都会发生Accounting操作。
2. 每个mm_struct归属一个cgroup。
3. 每个page有一个指向page_cgroup的指针。

Accounting操作流程为：

1. 调用mem_cgroup_charge_common() 设置必要的数据结构来检查内存是否超出使用限制。
2. 如果超出使用限制，reclaim被调用。
3. 如果没有超出使用限制，page_cgroup被更新，page_cgroup以LRU方式管理

3 cgroup memory 是如何调用的?

目前的常见的容器技术docker底层其实是runc的调用实现，

runc对内存的限制正是通过cgroup来实现的，以容器运行时中runc中的设置mem权限逻辑为例

1. 查看swap、mem是否需要更新0则不用更新
2. swap写入memory.memsw.limit_in_bytes 文件，memory写入memory.limit_in_bytes 文件

相应的，查看对应的日志以及文件

[debug] write cgroup proc, dir=/sys/fs/cgroup/memory/user.slice/user-0.slice/session-537.scope/a, CgroupProcesses=cgroup.procs, pid=105820[debug] cgroup set swap writer file path=/sys/fs/cgroup/memory/user.slice/user-0.slice/session-537.scope/a/memory.limit_in_bytes val=0[debug] cgroup set swap writer file path=/sys/fs/cgroup/memory/user.slice/user-0.slice/session-537.scope/a/memory.memsw.limit_in_bytes val=0cat /sys/fs/cgroup/memory/user.slice/user-0.slice/session-537.scope/a/memory.limit_in_bytes 9223372036854771712cat /sys/fs/cgroup/memory/user.slice/user-0.slice/session-537.scope/a/memory.memsw.limit_in_bytes 9223372036854771712

参考文献

cgroup memory说明1https://www.kernel.org/doc/Documentation/cgroup-v1/memory.txt

docker底层资源限制实现https://www.slideshare.net/Docker/container-performance-analysis-brendan-gregg-netflix