[原] Cgroup CPU, Blkio 测试

关于Cgroup的简单测试

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简单介绍Cgroup

(如果对cgroup熟悉可以忽略)一般情况下，cgroup挂载到一个虚拟文件目录，然后可以通过文件系统的API对其操作。

># mount | grep cgroup 可以查看mount point

(debian) /sys/fs/cgroup/ (redhat) /cgroup/

可以在 /proc/cgroups 下面看到目前有哪些子系统以及他们的使用情况

root@vm-222:/sys/fs/cgroup/blkio# cat /proc/cgroups  #subsys_name hierarchy num_cgroups enabled cpuset 9 1 1 cpu 10 10 1 cpuacct 11 1 1 memory 12 1 1 devices 13 1 1 freezer 14 1 1 blkio 15 2 1 perf_event 16 1 1

在 /sys/fs/cgroup/ 目录下可以看到如下子系统, 这是系统默认挂载方式，也是推荐的方式。

zhangbo3@vm-222:/sys/fs/cgroup$ ll total 0 drwxr-xr-x 10 root root 200 Aug 31 23:06 ./ drwxr-xr-x  6 root root   0 Aug 31 23:14 ../ drwxr-xr-x  2 root root   0 Aug 31 23:06 blkio/ drwxr-xr-x  2 root root   0 Sep  6 10:22 cpu/ drwxr-xr-x  2 root root   0 Aug 31 23:06 cpuacct/ drwxr-xr-x  2 root root   0 Sep  6 10:22 cpuset/ drwxr-xr-x  2 root root   0 Aug 31 23:00 devices/ drwxr-xr-x  2 root root   0 Au  31 23:06 freezr/ drwxr-xr-x  2 root root   0 Aug 31 23:06 memor/ drwxr-xr-x  2 root root   0 Aug 31 23:06 perf_event/

但是当CPU子系统已经被挂载过一次之后，就不能再挂载到第二个目录。

>#mount -t cgroup -o cpu,memory cpu_mem_cg /sys/fs/cgroup/cpu_mem_cg 提示错误如下: >#mount: /sys/fs/cgroup/cpu_mem_cg already mounted or /sys/fs/cgroup/cpu_mem_cg busy

子系统文件介绍,以cpu子系统为例:

cpu ├── cgroup.clone_children ├── cgroup.event_control ├── cgroup.procs ├── cpu.cfs_period_us ├── cpu.cfs_quota_us ├── cpu.rt_period_us ├── cpu.rt_runtime_us ├── cpu.shares ├── cpu.stat ├── notify_on_release ├── release_agent └── tasks 

tasks 里面包含了当前进程，默认安装cgroup后，当前所有系统进程都会纳入cgroup管理，并且被加入到cgroup 根目录下,所有值为cgroup默认值，调度策略也使用完全公平调度.

cat tasks
可以看到所有进程.

测试及验证

此次测试只针对CPU和blkio子系统，CPU用来限制CPU调度，blkio用来限制块设备IO调度

测试点

- 查看cpu.shares值是否符合调度预期

- mysql进程cpu调度是否符合预期

- 磁盘IO调度是否符合预期

实际测试结果

cpu.shares值是否符合预期

以一个会占据单核所有CPU的进程为例:

#include <stdlib.h> #include <stdio.h> int main(){     volatile float a;     while(1) {         a = 88888.8 * 88888.78;     }     return ; }

默认所有进程已经加入cgroup豪华午餐.
由于是双核机器，开两个程，完全占据所有CPU.

PID  USER   PR  NI VIRT RES   SHR  S      %CPU %MEM  TIME+ COMMAND   39707 zhangbo3  20   0  4156  348  272 R   99  0.0   0:13.88 crazy   39863 zhangbo3  20   0  4156  352  272 R   99  0.0   0:36.14 crazy  

四个进程

39863 zhangbo3  20   0  4156  352  272 R   48  0.0   1:38.10 crazy   39707 zhangbo3  20   0  4156  348  272 R   46  0.0   3:27.95 crazy   40124 zhangbo3  20   0  4156  352  272 R   43  0.0   0:05.55 crazy   4025 zhangbo3  20   0  4156  352  272 R   46  0.0   0:05.70 crazy

默认权值是1024的cgroup，进程几乎是平分CPU.

查看当前cpu利用率

40124 zhangbo3  20   0  4156  352  272 R   63  0.0   3:12.10 crazy   40125 zhangbo3  20   0  4156  352  272 R   61  0.0   3:12.02 crazy   39863 zhangbo3  20   0  4156  352  272 R   34  0.0   4:28.27 crazy   39707 zhangbo3  20   0  4156  348  272 R   32  0.0   6:12.77 crazy  

可以看到, 39863 39707 两个进程的CPU 使用率基本是前两个的一半，完全符合预期有木有.

mysql进程cpu调度是否符合预期

User time 6.66, System time 13.08 Maximum resident set size 9548, Integral resident set size 0 Non-physical pagefaults 26115, Physical pagefaults 0, Swaps 0 Blocks in 0 out 0, Messages in 0 out 0, Signals 0 Voluntary context switches 253951, Involuntary context switches 5412

User time 6.57, System time 13.20 Maximum resident set size 9536, Integral resident set size 0 Non-physical pagefaults 26080, Physical pagefaults 0, Swaps 0 Blocks in 0 out 0, Messages in 0 out 0, Signals 0 Voluntary context switches 255336, Involuntary context switches 4518 

可以观察到两者的Involuntary context switches值相差不大

将两个mysql 实例加入到不同的group下，分别为其设置cpu.shares=500, 1000

User time 12.07, System time 17.12 Maximum resident set size 150872, Integral resident set size 0 Non-physical pagefaults 938774, Physical pagefaults 0, Swaps 0 Blocks in 0 out 0, Messages in 0 out 0, Signals 0 Voluntary context switches 227545, Involuntary context switches 10615

User time 12.01, System time 18.79 Maximum resident set size 134212, Integral resident set size 0 Non-physical pagefaults 1087038, Physical pagefaults 0, Swaps 0 Blocks in 0 out 0, Messages in 0 out 0, Signals 0 Voluntary context switches 227556, Involuntary context switches 6800

可以观察到Involuntary context switches值基本符合预期

磁盘IO调度是否符合预期

1024000+0 records in 1024000+0 records out 8388608000 bytes (8.4 GB) copied, 84.7144 s, 99.0 MB/s

1024000+0 records in 1024000+0 records out 8388608000 bytes (8.4 GB) copied, 81.2984 s, 103 MB/s

看似符合预期，于是进行下一步

将进程1的IO权值设置为1000, 进程2的权值设置为100

可以看到两者 并无差别 ，不符合我们的预期，是我打开的方式不对么?

4000+0 records in 4000+0 records out 4194304000 bytes (4.2 GB) copied, 5.292 s, 70.7 MB/s

4000+0 records in 4000+0 records out 4194304000 bytes (4.2 GB) copied, 60.3834 s, 69.5 MB/s

因为需要使用完全公平调度，于是设置io调度方式为cfq

echo cfq > /sys/block/<divice-name>/queue/scheduler

在cgroup文档里面有这么一个提示:

blkio子系统只针对非buffered IO或者read IO起作用.使用直接IO方式启动DD

dd if=/dev/zero of=/data/dd.test oflag=direct,nonblock bs=1M count=4000

将buffer刷到磁盘，并清掉cache

sync echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches

观察到IO调度符合预期.

8192000+0 records in 8192000+0 records out 4194304000 bytes (4.2 GB) copied, 35.9584 s, 117 MB/s  root@ip-172-17-6-225:/tmp# cat cgroup2.log  4000+0 records in 4000+0 records out 4194304000 bytes (4.2 GB) copied, 97.82 s, 42.9 MB/s

因为进程1提前结束，所以会让出一部分时间片给进程2，但是从iotop来看，同时运行的情况下IO调度是负荷预期的.

总结使用BLKIO子系统必须满足以下几个条件:

1. 默认系统调度方式为CFQ, 完全公平调度 2. 内核编译宏 CONFIG_BLK_CGROUP=y CONFIG_CFQ_GROUP_IOSCHED=y 3. 必须是非buffered 写 IO

总结

测试过程中使用到的命令:

mysql 压力测试 mysqlslap -uxxx -pxxx -P 6810 -h127.0.0.1 --concurrency=200 --iterations=1 --auto-generate-sql --number-of-queries=20000 --debug-info  --create-schema='test2' --auto-generate-sql-load-type=mixed  dd 磁盘压测 dd if=/dev/zero of=/data/dd.test oflag=direct,nonblock bs=1M count=4000  iotop 查看IO情况

本次测试针对CPU和IO调度都做了相应的测试，调度参数符合预期.

针对cgroup对MySQL的管理方案:

1. 限制 CPU 使用，每个MySQL实例一个group, 并为其设置合适的cpu.shares值
2. 限制 blkio 使用，并打开 Innodb_flush_method=O_DIRECT
3. 使用 device 子系统限制，如果占用空间过大，可以设置group对特定块设备不可写

参考文献