linux c 进程组,Linux namespace与Cgroup简述 | 求索阁

Namespace概述

Namespace 用于不同进程组之间的资源隔离，其目的是将某个特定的全局系统资源(global system resource)通过抽象方法使得namespace 中的进程看起来拥有它们自己的隔离的全局系统资源实例。

Linux 内核中实现了六种 namespace，按照引入的先后顺序，列表如下：

namespace

引入内核版本

被隔离的全局系统资源

在容器语境下的隔离效果

Mount namespaces

文档系统挂接点

每个容器能看到不同的文档系统层次结构

UTS namespaces

nodename 和 domainname

每个容器可以有自己的 hostname 和 domainame

PID namespaces

进程 ID 数字空间 (process ID number space)

每个 PID namespace 中的进程可以有其独立的 PID； 每个容器可以有其 PID 为 1 的root 进程；也使得容器可以在不同的 host 之间迁移，因为 namespace 中的进程 ID 和 host 无关了。这也使得容器中的每个进程有两个PID：容器中的 PID 和 host 上的 PID。

IPC namespaces

每个容器有其自己的 System V IPC 和 POSIX 消息队列文档系统，因此，只有在同一个 IPC namespace 的进程之间才能互相通信

Network namespaces

网络相关的系统资源

每个容器用有其独立的网络设备，IP 地址，IP 路由表，/proc/net 目录，端口号等等。这也使得一个 host 上多个容器内的同一个应用都绑定到各自容器的 80 端口上。

User namespaces

用户和组 ID 空间

在 user namespace 中的进程的用户和组 ID 可以和在 host 上不同； 每个 container 可以有不同的 user 和 group id；一个 host 上的非特权用户可以成为 user namespace 中的特权用户；

Cgroup概述

在Linux里，一直以来就有对进程进行分组的概念和需求，比如session group， progress group等，后来随着人们对这方面的需求越来越多，比如需要追踪一组进程的内存和IO使用情况等，于是出现了cgroup,主要有两大用途:

o 用来统一将进程进行分组。

o 在分组的基础上对进程进行监控和资源控制管理等。

cgroup是Linux下的一种将进程按组进行管理的机制，在用户层看来，cgroup技术就是把系统中的所有进程组织成一颗一颗独立的树，每棵树都包含系统的所有进程，树的每个节点是一个进程组，而每颗树又和一个或者多个subsystem关联，树的作用是将进程分组，而subsystem的作用就是对这些组进行操作。cgroup主要包括下面两部分：

o subsystem 一个subsystem就是一个内核模块，他被关联到一颗cgroup树之后，就会在树的每个节点(进程组)上做具体的操作。subsystem经常被称作"resource controller"，因为它主要被用来调度或者限制每个进程组的资源，但是这个说法不完全准确，因为有时我们将进程分组只是为了做一些监控，观察一下他们的状态，比如perf_event subsystem。

o hierarchy 一个hierarchy可以理解为一棵cgroup树，树的每个节点就是一个进程组，每棵树都会与零到多个subsystem关联。在一颗树里面，会包含Linux系统中的所有进程，但每个进程只能属于一个节点(进程组)。系统中可以有很多颗cgroup树，每棵树都和不同的subsystem关联，一个进程可以属于多颗树，即一个进程可以属于多个进程组，只是这些进程组和不同的subsystem关联。目前Linux支持12种subsystem，如果不考虑不与任何subsystem关联的情况(systemd就属于这种情况)，Linux里面最多可以建12颗cgroup树，每棵树关联一个subsystem，当然也可以只建一棵树，然后让这棵树关联所有的subsystem。当一颗cgroup树不和任何subsystem关联的时候，意味着这棵树只是将进程进行分组，至于要在分组的基础上做些什么，将由应用进程自己决定，systemd就是一个这样的例子。

到目前为止，Linux支持12种subsystem，比如限制CPU的使用时间，限制使用的内存，统计CPU的使用情况，冻结和恢复一组进程等。

subsystemID

引入内核版本

提供效果

Linux 2.6.24; CONFIG_CGROUP_SCHED

用来限制cgroup的CPU使

Linux 2.6.24; CONFIG_CGROUP_CPUACCT

统计cgroup的CPU的使用率。

Linux 2.6.24; CONFIG_CPUSETS

绑定cgroup到指定CPUs和NUMA节点。

Linux 2.6.25; CONFIG_MEMCG

统计和限制cgroup的内存的使用率，包括process memory, kernel memory, 和swap。

Linux 2.6.26; CONFIG_CGROUP_DEVICE

限制cgroup创建(mknod)和访问设备的权限。

Linux 2.6.28; CONFIG_CGROUP_FREEZER

suspend和restore一个cgroup中的所有进程。

Linux 2.6.29; CONFIG_CGROUP_NET_CLASSID

将一个cgroup中进程创建的所有网络包加上一个classid标记，用于tc和iptables。 只对发出去的网络包生效，对收到的网络包不起作用。

Linux 2.6.33; CONFIG_BLK_CGROUP

限制cgroup访问块设备的IO速度。

Linux 2.6.39; CONFIG_CGROUP_PERF

对cgroup进行性能监控

Linux 3.3; CONFIG_CGROUP_NET_PRIO

针对每个网络接口设置cgroup的访问优先级。

Linux 3.5; CONFIG_CGROUP_HUGETLB

限制cgroup的huge pages的使用量。

Linux 4.3; CONFIG_CGROUP_PIDS

限制一个cgroup及其子孙cgroup中的总进程数。