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使用过Docker的人都知道，Docker使用cgroup来控制进程的资源使用量，在OpenStack中使用KVM同样也存在这个问题，KVM虽然可以做内核的隔离，但是使用起主机上的CPU来，也是互相争抢的，需要使用cgroup控制资源使用量。 Control Group又称cgroup，用于控制进程的资源使用：CPU, Disk I/O, Memory, Network等。 Cgroup有几个重要的概念： 任务：对应于进程，将进程ID放到cgroup里面，就算cgroup的一个任务，受cgroup控制 层次： cgroup是分层次的，子cgroup会继承父cgroup的设置 Cgroup的管理通常使用file system的接口，一个cgroup会被mount成一个cgroup的文件系统，则层次结构对应于文件夹结构 子系统：系统的资源被不同的子系统控制 blkio -- 为块设备设定输入/输出限制，比如物理设备(磁盘，固态硬盘，USB等等)。 cpu -- 使用调度程序提供对CPU的cgroup任务访问。 cpuacct -- 自动生成cgroup中任务所使用的CPU报告。 cpuset -- 为cgroup中的任务分配独立CPU (在多核系统)和内存节点。 devices -- 可允许或者拒绝cgroup中的任务访问设备。 freezer -- 挂起或者恢复cgroup中的任务。 memory -- 设定cgroup中任务使用的内存限制，并自动生成由那些任务使用的内存资源报告。 net_cls -- 使用等级识别符(classid)标记网络数据包，可允许Linux流量控制程序tc识别从 具体cgroup中生成的数据包。 ns -- 名称空间子系统。 [IMG] [IMG] [IMG] [IMG] 一、对CPU的控制 CFS (Completely Fair Scheduler) ： 将所有可运行的任务放入一棵红黑树，key是vruntime 红黑树是平衡的，左面的任务得到的时间少，右面的任务得到的时间多，最左面的任务有最高的优先级 cfs_period_us的意思是cgroup对CPU的调度的干预周期，cfs_quota_us是指则一个周期内这个进程得到的时间片长度。比如cfs_period_us=100000说明100毫秒cgroup进行一次干预，cfs_quota_us=25000表示在100毫秒里面，这个进程能够得到25毫秒的时间片，如果对cgroup进行的修改，则要等到下个100毫秒才起作用 cpu.shares是一个相对值，进程之间的cpu使用率按照这个数字的比例来 [IMG] 查看cpuset，在如下路径下面： cgroup on /sys/fs/cgroup/cpuset type cgroup (rw,relatime,cpuset) cat ubuntutest.libvirt-qemu/cpuset.cpus #0-3 cat ubuntutest2.libvirt-qemu/cpuset.cpus #0-3 两个VM都同时使用四个CPU，为了查看CPU调度，我们使用一个CPU 关闭VM，设置cpuset.cpus [IMG] 重启VM [IMG] 在两台虚拟机上创建一个无限循环的python程序 没有设置cgroup的时候，两台虚拟机同时运行这个程序 [IMG] 设置cpu.shares 查看现在的设置 [IMG] 修改ubuntutest2的设置 echo 4096 > ubuntutest2.libvirt-qemu/cpu.shares [IMG] 也可以通过virsh设置和查看 virsh schedinfo ubuntutest --set cpu_shares=2048 [IMG] [IMG] 设置vcpu_quota [IMG] [IMG] 二、对block I/O的控制 查看major number和minor number [IMG] 相对值：范围在100到1000 echo 8:0 500 > blkio.weight_device 绝对值(bytes per second)： echo "8:0 10485760" > /cgroup/blkio/testcg/blkio.throttle.read_bps_device echo "8:0 10485760" > /cgroup/blkio/testcg/blkio.throttle.write_bps_device 使用virsh [IMG] 使用iotop -P -o查看速度 设置cache='none' [IMG] 设置写入速度 echo "8:0 10485760" > ubuntutest.libvirt-qemu/blkio.throttle.write_bps_device echo "8:0 20971520" > ubuntutest.libvirt-qemu/blkio.throttle.write_bps_device [IMG] 四、对网络I/O的控制 对于virsh命令，当前net_cls还不支持 可以通过TC直接控制网卡的流量 TC有两种类型控制网络I/O. 第一种类型为：Classless Queuing Disciplines，也即不分类 默认为pfifo_fast [IMG] pfifo是基于ToS和priomap分到不同的队列中 [IMG] [IMG] 网络包里面有TOS，总共四位 [IMG] 代表5种类型 [IMG] 这是priomap，设置了不同的ToS去哪个队列 [IMG] 还有一种队列名叫SFQ, Stochastic Fair Queuing随机公平队列 会有很多的FIFO的队列，TCP Session或者UDP stream会被分配到某个队列。 包会RoundRobin的从各个队列中取出发送。 这样不会一个Session占据所有的流量。 但不是每一个Session都有一个队列，而是有一个Hash算法，将大量的Session分配到有限的队列中。 这样两个Session会共享一个队列，也有可能互相影响。 Hash函数会经常改变，从而session不会总是相互影响。 [IMG] 还有一种队列名叫TBF, Token Bucket Filter 它有两个概念Tokens and buckets 所有的包排成队列进行发送，但不是到了队头就能发送，而是需要拿到Token才能发送 Token根据设定的速度rate生成，所以即便队列很长，也是按照rate进行发送的 当没有包在队列中的时候，Token还是以既定的速度生成，但是不是无限累积的，而是放满了buckets为止，篮子的大小常用burst/buffer/maxburst来设定 Buckets会避免下面的情况：当长时间没有包发送的时候，积累了大量的Token，突然来了大量的包，每个都能得到Token，造成瞬间流量大增 [IMG] 第二种类型：Classful Queuing Disciplines，是分类的 常见的为HTB, Hierarchical Token Bucket，有以下的概念 Shaping：仅仅发生在叶子节点，依赖于其他的Queue Borrowing: 当网络资源空闲的时候，借点过来为我所用 Rate：设定的发送速度 Ceil：最大的速度，和rate之间的差是最多能向别人借多少 [IMG] type of class class state HTB internal state action taken leaf < rate HTB_CAN_SEND Leaf class will dequeue queued bytes up to available tokens (no more than burst packets) leaf > rate, < ceil HTB_MAY_BORROW Leaf class will attempt to borrow tokens/ctokens from parent class. If tokens are available, they will be lent in quantum increments and the leaf class will dequeue up to cburst bytes leaf > ceil HTB_CANT_SEND No packets will be dequeued. This will cause packet delay and will increase latency to meet the desired rate. inner, root < rate HTB_CAN_SEND Inner class will lend tokens to children. inner, root > rate, < ceil HTB_MAY_BORROW Inner class will attempt to borrow tokens/ctokens from parent class, lending them to competing children in quantum increments per request. inner, root > ceil HTB_CANT_SEND Inner class will not attempt to borrow from its parent and will not lend tokens/ctokens to children classes. 例如创建一个如下的htb树 [IMG] 创建一个HTB的qdisc在eth0上，句柄为1:，default 12表示默认发送给1:12 tc qdisc add dev eth0 root handle 1: htb default 12 创建一个root class，然后创建几个子class 同一个root class下的子类可以相互借流量，如果直接不在qdisc下面创建一个root class，而是直接创建三个class，他们之间是不能相互借流量的。 tc class add dev eth0 parent 1: classid 1:1 htb rate 100kbps ceil 100kbps tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:10 htb rate 30kbps ceil 100kbps tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:11 htb rate 10kbps ceil 100kbps tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:12 htb rate 60kbps ceil 100kbps 创建叶子qdisc，分别为fifo和sfq tc qdisc add dev eth0 parent 1:10 handle 20: pfifo limit 5 tc qdisc add dev eth0 parent 1:11 handle 30: pfifo limit 5 tc qdisc add dev eth0 parent 1:12 handle 40: sfq perturb 10 设定规则：从1.2.3.4来的，发送给port 80的包，从1:10走；其他从1.2.3.4发送来的包从1:11走；其他的走默认 tc filter add dev eth0 protocol ip parent 1:0 prio 1 u32 match ip src 1.2.3.4 match ip dport 80 0xffff flowid 1:10 tc filter add dev eth0 protocol ip parent 1:0 prio 1 u32 match ip src 1.2.3.4 flowid 1:11 当同时发大量的包的时候会出现下面的图形 [IMG] [IMG] 时间0的时候，0,1,2都以90k的速度发送数据，在时间3的时候，将0的发送停止，红色的线归零，剩余的流量按照比例分给了蓝色的和绿色的线。 在时间6的时候，将0的发送重启为90k，则蓝色和绿色的流量返还给红色的流量。 在时间9的时候，将1的发送停止，绿色的流量为零，剩余的流量按照比例分给了蓝色和红色。 在时间12,将1的发送恢复，红色和蓝色返还流量。 在时间15，将2的发送停止，蓝色流量为零，剩余的流量按照比例分给红色和绿色。 在时间19，将1的发送停止，绿色的流量为零，所有的流量都归了红色。 对于如下的图谱图，创建如下的规则 [IMG] tc qdisc add dev tap3 root handle 1: htb tc class add dev tap3 parent 1: classid 1:1 htb rate 100kbps ceil 100kbps tc class add dev tap3 parent 1:1 classid 1:10 htb rate 20kbps ceil 100kbps tc class add dev tap3 parent 1:1 classid 1:11 htb rate 80kbps ceil 100kbps tc qdisc add dev tap3 parent 1:10 handle 20: pfifo limit 5 tc qdisc add dev tap3 parent 1:11 handle 30: pfifo limit 5 tc filter add dev tap3 protocol ip parent 1:0 prio 1 u32 match ip src 192.168.57.100 flowid 1:10 tc filter add dev tap3 protocol ip parent 1:0 prio 1 u32 match ip src 192.168.57.101 flowid 1:11 [IMG] [IMG] 五、Libvirt可以通过hooks来设置cgroup Libvirt提供hook功能，可以再下面的事件发生的时候，调用脚本做一些事情 事件一：The libvirt daemon starts, stops, or reloads its configuration 事件二：A QEMU guest is started or stopped 事件三：A network is started or stopped or an interface is plugged/unplugged to/from the network Hook在目录/etc/libvirt/hooks下： /etc/libvirt/hooks/daemon在事件一发生的时候被调用 /etc/libvirt/hooks/qemu对应事件二 /etc/libvirt/hooks/network对应事件三 脚本可以是bash也可以是python #!/bin/bash #!/usr/bin/python 脚本参数 Object：例如guest的名称 Operation：例如start sub-operation extra argument 另外domain的xml作为stdin 注意：不可以在hook脚本中调用virsh的api，容易引起死锁 简单的hook脚本，打印参数和stdin /etc/libvirt/hooks/daemon /etc/libvirt/hooks/qemu /etc/libvirt/hooks/network [IMG] 要加载hook脚本，必须stop然后start libvirt-bin service libvirt-bin stop service libvirt-bin start 不可以restart [IMG] 测试脚本 tail -f /tmp/hook.log [IMG] 关闭这个实例 [IMG] 会看到新的日志 [IMG] 复杂的hook脚本 禁止ICMP 设置CPU Share 设置网络带宽 修改/etc/libvirt/hooks/qemu 处理started和stopped事件 在started事件发生后，也即虚拟机创建后 创建一个文件夹，将domain的xml放在文件夹里面 然后调用python脚本 /etc/libvirt/hooks/qemu.d/disable_icmp.py /etc/libvirt/hooks/qemu.d/update_cpu_share.py /etc/libvirt/hooks/qemu.d/add_tc.py 在stopped事件发生后，也即虚拟机关闭后 调用脚本/etc/libvirt/hooks/qemu.d/enable_icmp.py 删除domain文件夹 [IMG] /etc/libvirt/hooks/qemu.d/disable_icmp.py 解析domain的xml文件，得到domain的名称和网卡名称 调用iptables命令 [IMG] /etc/libvirt/hooks/qemu.d/enable_icmp.py 解析domain的xml文件，得到domain的名称和网卡名称 调用iptables命令 [IMG] /etc/libvirt/hooks/qemu.d/update_cpu_share.py 解析domain的xml文件，得到domain的名称和网卡名称 将2048写入cpu.shares文件，默认为1024 [IMG] /etc/libvirt/hooks/qemu.d/add_tc.py 解析domain的xml文件，得到domain的名称和网卡名称 调用tc添加qdisc到虚拟网卡 [IMG] 我们最后测试一下 启动虚拟机virsh start ubuntutest4 在tail -f /tmp/hook.log中 [IMG] 运行iptables –nvL [IMG] 查看/sys/fs/cgroup/cpu/machine/ubuntutest4.libvirt-qemu/cpu.shares 查看tc qdisc show dev vnet0 [IMG] 文件夹也创建了 [IMG] 删除虚拟机virsh destroy ubuntutest4 在tail -f /tmp/hook.log中 [IMG] 运行iptables –nvL [IMG] 文件夹也删除了 [IMG] |