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在systemd中使用控制組管理資源

控制組可以按照應(yīng)用管理資源,而不是按照組成應(yīng)用的單個進(jìn)程。

作為一個系統(tǒng)管理員,沒有事情比意外地耗盡計算資源讓我更覺得沮喪。我曾不止一次填滿了一個分區(qū)的所有可用磁盤空間、耗盡內(nèi)存、以及沒有足夠的 CPU 時間在合理的時間內(nèi)處理我的任務(wù)。資源管理是系統(tǒng)管理員最重要的工作之一。

資源管理的關(guān)鍵是保證所有的進(jìn)程能夠相對公平的訪問需要的系統(tǒng)資源。資源管理還包括確保在需要時添加內(nèi)存、硬盤驅(qū)動器空間、還有 CPU 處理能力;或者在無法添加時限制資源的使用。此外,應(yīng)該阻止獨占系統(tǒng)資源的用戶,無論其是否有意。

系統(tǒng)管理員可以通過一些工具監(jiān)控和管理不同的系統(tǒng)資源。例如,top 和類似的工具允許你監(jiān)控內(nèi)存、I/O、存儲(磁盤、SSD 等)、網(wǎng)絡(luò)、交換空間、CPU 的用量等。這些工具,尤其是那些以 CPU 為中心的工具,大部分基于以運行的進(jìn)程為基本單位進(jìn)行控制的模型。它們最多只是提供了一種方式來調(diào)整 nice 數(shù)字,從而修改優(yōu)先級,或者殺死一個運行的進(jìn)程。(要了解 nice 數(shù)字的信息,查看 使用 Glances 監(jiān)控 Linux 和 Windows 主機(jī))。

SystemV 環(huán)境中基于傳統(tǒng)的資源管理的其他工具,由 /etc/security/limits.conf 文件和 /etc/security/limits.d 中的本地配置文件控制。資源可以按照用戶或組以一種相對粗糙但實用的方式限制??梢怨芾淼馁Y源包括內(nèi)存的各個方面、每日的總 CPU 時間、數(shù)據(jù)總量、優(yōu)先級、nice 數(shù)字、并發(fā)登錄的數(shù)量、進(jìn)程數(shù)、文件大小的最大值等。

使用控制組管理進(jìn)程

systemd 和 SystemV 之間的一個主要差異是管理進(jìn)程的方式。SystemV 將每個進(jìn)程視作一個獨立的實體。systemd 將相關(guān)的進(jìn)程集中到一個控制組,簡寫做 cgroup,并將控制組作為一個整體管理系統(tǒng)資源。這意味著資源能夠基于應(yīng)用管理,而不是由組成應(yīng)用的各個進(jìn)程來管理。

控制組的控制單元稱作切片單元slice unit。切片是允許 systemd 以樹狀格式控制程序次序,從而簡化管理的概念化。

查看控制組

我將從一些允許你查看不同類型控制組信息的命令開始。 systemctl status  命令顯示一個特定服務(wù)的切片信息,包括服務(wù)的切片。這個例子展示了 at 守護(hù)進(jìn)程:

[root@testvm1 ~]# systemctl status atd.service
● atd.service - Deferred execution scheduler
     Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/atd.service; enabled; vendor preset: enabled)
     Active: active (running) since Wed 2020-09-23 12:18:24 EDT; 1 day 3h ago
       Docs: man:atd(8)
   Main PID: 1010 (atd)
      Tasks: 1 (limit: 14760)
     Memory: 440.0K
        CPU: 5ms
     CGroup: /system.slice/atd.service
             └─1010 /usr/sbin/atd -f

Sep 23 12:18:24 testvm1.both.org systemd[1]: Started Deferred execution scheduler.
[root@testvm1 ~]#

這是一個我感到 systemd 比 SystemV 和舊的初始化程序更好用的原因的絕佳示例。這里的信息遠(yuǎn)比 SystemV 能夠提供的豐富。CGroup 項包括的層級結(jié)構(gòu)中,system.slice 是 systemd(PID 1),atd.service 在下一層,是 system.slice 的一部分。CGroup 項的第二行還顯示了進(jìn)程 ID(PID)和啟動守護(hù)進(jìn)程使用的命令。

systemctl 命令可以列出多個控制組項,--all 參數(shù)列出所有的切片,包括當(dāng)前沒有激活的切片:

[root@testvm1 ~]# systemctl -t slice --all
  UNIT                             LOAD   ACTIVE   SUB    DESCRIPTION                    
  -.slice                          loaded active   active Root Slice                      
  system-getty.slice               loaded active   active system-getty.slice              
  system-lvm2\x2dpvscan.slice      loaded active   active system-lvm2\x2dpvscan.slice    
  system-modprobe.slice            loaded active   active system-modprobe.slice          
  system-sshd\x2dkeygen.slice      loaded active   active system-sshd\x2dkeygen.slice    
  system-systemd\x2dcoredump.slice loaded inactive dead   system-systemd\x2dcoredump.slice
  system-systemd\x2dfsck.slice     loaded active   active system-systemd\x2dfsck.slice    
  system.slice                     loaded active   active System Slice                    
  user-0.slice                     loaded active   active User Slice of UID 0            
  user-1000.slice                  loaded active   active User Slice of UID 1000          
  user.slice                       loaded active   active User and Session Slice          

LOAD   = Reflects whether the unit definition was properly loaded.
ACTIVE = The high-level unit activation state, i.e. generalization of SUB.
SUB    = The low-level unit activation state, values depend on unit type.

11 loaded units listed.
To show all installed unit files use 'systemctl list-unit-files'.
[root@testvm1 ~]#

關(guān)于這個數(shù)據(jù),第一個需要注意的是數(shù)據(jù)顯示了 UID 0(root)和 UID 1000 的用戶切片,UID 1000 是我登錄的用戶。這里列出了組成每個切片的切片部分,而不是服務(wù)。還說明了每個用戶登錄時都會為其創(chuàng)建一個切片,這為將一個用戶的所有任務(wù)作為單個控制組項進(jìn)行管理提供了一種方式。

探索控制組的層次結(jié)構(gòu)

目前為止一切順利,但是控制組是分層的,所有的服務(wù)單元作為其中一個控制組的成員運行。要查看這個層次結(jié)構(gòu)很簡單,使用一個舊命令和 systemd 的一個新命令即可。

ps 命令可以用于映射進(jìn)程的和其所處的控制組層次。注意使用 ps 命令時需要指明想要的數(shù)據(jù)列。我大幅削減了下面命令的輸出數(shù)量,但是試圖保留足夠的數(shù)據(jù),以便你能夠?qū)ψ约合到y(tǒng)上的輸出有所感受:

[root@testvm1 ~]# ps xawf -eo pid,user,cgroup,args
    PID USER     CGROUP                      COMMAND
      2 root     -                           [kthreadd]
      3 root     -                            \_ [rcu_gp]
      4 root     -                            \_ [rcu_par_gp]
      6 root     -                            \_ [kworker/0:0H-kblockd]
      9 root     -                            \_ [mm_percpu_wq]
     10 root     -                            \_ [ksoftirqd/0]
     11 root     -                            \_ [rcu_sched]
     12 root     -                            \_ [migration/0]
     13 root     -                            \_ [cpuhp/0]
     14 root     -                            \_ [cpuhp/1]
<刪節(jié)>
 625406 root     -                            \_ [kworker/3:0-ata_sff]
 625409 root     -                            \_ [kworker/u8:0-events_unbound]
      1 root     0::/init.scope              /usr/lib/systemd/systemd --switched-root --system --deserialize 30
    588 root     0::/system.slice/systemd-jo /usr/lib/systemd/systemd-journald
    599 root     0::/system.slice/systemd-ud /usr/lib/systemd/systemd-udevd
    741 root     0::/system.slice/auditd.ser /sbin/auditd
    743 root     0::/system.slice/auditd.ser  \_ /usr/sbin/sedispatch
    764 root     0::/system.slice/ModemManag /usr/sbin/ModemManager
    765 root     0::/system.slice/NetworkMan /usr/sbin/NetworkManager --no-daemon
    767 root     0::/system.slice/irqbalance /usr/sbin/irqbalance --foreground
    779 root     0::/system.slice/mcelog.ser /usr/sbin/mcelog --ignorenodev --daemon --foreground
    781 root     0::/system.slice/rngd.servi /sbin/rngd -f
    782 root     0::/system.slice/rsyslog.se /usr/sbin/rsyslogd -n
<刪節(jié)>
    893 root     0::/system.slice/sshd.servi sshd: /usr/sbin/sshd -D [listener] 0 of 10-100 startups
   1130 root     0::/user.slice/user-0.slice  \_ sshd: root [priv]
   1147 root     0::/user.slice/user-0.slice  |   \_ sshd: root@pts/0
   1148 root     0::/user.slice/user-0.slice  |       \_ -bash
   1321 root     0::/user.slice/user-0.slice  |           \_ screen
   1322 root     0::/user.slice/user-0.slice  |               \_ SCREEN
   1323 root     0::/user.slice/user-0.slice  |                   \_ /bin/bash
 498801 root     0::/user.slice/user-0.slice  |                   |   \_ man systemd.resource-control
 498813 root     0::/user.slice/user-0.slice  |                   |       \_ less
   1351 root     0::/user.slice/user-0.slice  |                   \_ /bin/bash
 123293 root     0::/user.slice/user-0.slice  |                   |   \_ man systemd.slice
 123305 root     0::/user.slice/user-0.slice  |                   |       \_ less
   1380 root     0::/user.slice/user-0.slice  |                   \_ /bin/bash
 625412 root     0::/user.slice/user-0.slice  |                   |   \_ ps xawf -eo pid,user,cgroup,args
 625413 root     0::/user.slice/user-0.slice  |                   |   \_ less
 246795 root     0::/user.slice/user-0.slice  |                   \_ /bin/bash
 625338 root     0::/user.slice/user-0.slice  |                       \_ /usr/bin/mc -P /var/tmp/mc-root/mc.pwd.246795
 625340 root     0::/user.slice/user-0.slice  |                           \_ bash -rcfile .bashrc
   1218 root     0::/user.slice/user-1000.sl  \_ sshd: dboth [priv]
   1233 dboth    0::/user.slice/user-1000.sl      \_ sshd: dboth@pts/1
   1235 dboth    0::/user.slice/user-1000.sl          \_ -bash
<刪節(jié)>
   1010 root     0::/system.slice/atd.servic /usr/sbin/atd -f
   1011 root     0::/system.slice/crond.serv /usr/sbin/crond -n
   1098 root     0::/system.slice/lxdm.servi /usr/sbin/lxdm-binary
   1106 root     0::/system.slice/lxdm.servi  \_ /usr/libexec/Xorg -background none :0 vt01 -nolisten tcp -novtswitch -auth /var/run/lxdm/lxdm-:0.auth
 370621 root     0::/user.slice/user-1000.sl  \_ /usr/libexec/lxdm-session
 370631 dboth    0::/user.slice/user-1000.sl      \_ xfce4-session
 370841 dboth    0::/user.slice/user-1000.sl          \_ /usr/bin/ssh-agent /bin/sh -c exec -l bash -c "/usr/bin/startxfce4"
 370911 dboth    0::/user.slice/user-1000.sl          \_ xfwm4 --display :0.0 --sm-client-id 2dead44ab-0b4d-4101-bca4-e6771f4a8ac2
 370930 dboth    0::/user.slice/user-1000.sl          \_ xfce4-panel --display :0.0 --sm-client-id 2ce38b8ef-86fd-4189-ace5-deec1d0e0952
 370942 dboth    0::/user.slice/user-1000.sl          |   \_ /usr/lib64/xfce4/panel/wrapper-2.0 /usr/lib64/xfce4/panel/plugins/libsystray.so 6 23068680 systr
ay Notification Area Area where notification icons appear
 370943 dboth    0::/user.slice/user-1000.sl          |   \_ /usr/lib64/xfce4/panel/wrapper-2.0 /usr/lib64/xfce4/panel/plugins/libpulseaudio-plugin.so 8 2306
8681 pulseaudio PulseAudio Plugin Adjust the audio volume of the PulseAudio sound system
 370944 dboth    0::/user.slice/user-1000.sl          |   \_ /usr/lib64/xfce4/panel/wrapper-2.0 /usr/lib64/xfce4/panel/plugins/libxfce4powermanager.so 9 2306
8682 power-manager-plugin Power Manager Plugin Display the battery levels of your devices and control the brightness of your display
 370945 dboth    0::/user.slice/user-1000.sl          |   \_ /usr/lib64/xfce4/panel/wrapper-2.0 /usr/lib64/xfce4/panel/plugins/libnotification-plugin.so 10 2
3068683 notification-plugin Notification Plugin Notification plugin for the Xfce panel
 370948 dboth    0::/user.slice/user-1000.sl          |   \_ /usr/lib64/xfce4/panel/wrapper-2.0 /usr/lib64/xfce4/panel/plugins/libactions.so 14 23068684 acti
ons Action Buttons Log out, lock or other system actions
 370934 dboth    0::/user.slice/user-1000.sl          \_ Thunar --sm-client-id 2cfc809d8-4e1d-497a-a5c5-6e4fa509c3fb --daemon
 370939 dboth    0::/user.slice/user-1000.sl          \_ xfdesktop --display :0.0 --sm-client-id 299be0608-4dca-4055-b4d6-55ec6e73a324
 370962 dboth    0::/user.slice/user-1000.sl          \_ nm-applet
<刪節(jié)>

你可以使用 systemd-cgls 命令查看整個層次結(jié)構(gòu),這個命令不需要任何的復(fù)雜參數(shù),更加簡單。

我也大幅縮短了這個樹狀結(jié)構(gòu),但是保留了足夠多的輸出,以便你能夠了解在自己的系統(tǒng)上執(zhí)行這個命令時應(yīng)該看到的數(shù)據(jù)總量和條目類型。我在我的一個虛擬機(jī)上執(zhí)行了這個命令,輸出大概有 200 行;我的主要工作站的輸出大概有 250 行。

[root@testvm1 ~]# systemd-cgls
Control group /:
-.slice
├─user.slice
│ ├─user-0.slice
│ │ ├─session-1.scope
│ │ │ ├─  1130 sshd: root [priv]
│ │ │ ├─  1147 sshd: root@pts/0
│ │ │ ├─  1148 -bash
│ │ │ ├─  1321 screen
│ │ │ ├─  1322 SCREEN
│ │ │ ├─  1323 /bin/bash
│ │ │ ├─  1351 /bin/bash
│ │ │ ├─  1380 /bin/bash
│ │ │ ├─123293 man systemd.slice
│ │ │ ├─123305 less
│ │ │ ├─246795 /bin/bash
│ │ │ ├─371371 man systemd-cgls
│ │ │ ├─371383 less
│ │ │ ├─371469 systemd-cgls
│ │ │ └─371470 less
│ │ └─user@0.service …
│ │   ├─dbus-broker.service
│ │   │ ├─1170 /usr/bin/dbus-broker-launch --scope user
│ │   │ └─1171 dbus-broker --log 4 --controller 12 --machine-id 3bccd1140fca488187f8a1439c832f07 --max-bytes 100000000000000 --max-fds 25000000000000 --max->
│ │   ├─gvfs-daemon.service
│ │   │ └─1173 /usr/libexec/gvfsd
│ │   └─init.scope
│ │     ├─1137 /usr/lib/systemd/systemd --user
│ │     └─1138 (sd-pam)
│ └─user-1000.slice
│   ├─user@1000.service …
│   │ ├─dbus\x2d:1.2\x2dorg.xfce.Xfconf.slice
│   │ │ └─dbus-:1.2-org.xfce.Xfconf@0.service
│   │ │   └─370748 /usr/lib64/xfce4/xfconf/xfconfd
│   │ ├─dbus\x2d:1.2\x2dca.desrt.dconf.slice
│   │ │ └─dbus-:1.2-ca.desrt.dconf@0.service
│   │ │   └─371262 /usr/libexec/dconf-service
│   │ ├─dbus-broker.service
│   │ │ ├─1260 /usr/bin/dbus-broker-launch --scope user
│   │ │ └─1261 dbus-broker --log 4 --controller 11 --machine-id
<刪節(jié)>
│   │ └─gvfs-mtp-volume-monitor.service
│   │   └─370987 /usr/libexec/gvfs-mtp-volume-monitor
│   ├─session-3.scope
│   │ ├─1218 sshd: dboth [priv]
│   │ ├─1233 sshd: dboth@pts/1
│   │ └─1235 -bash
│   └─session-7.scope
│     ├─370621 /usr/libexec/lxdm-session
│     ├─370631 xfce4-session
│     ├─370805 /usr/bin/VBoxClient --clipboard
│     ├─370806 /usr/bin/VBoxClient --clipboard
│     ├─370817 /usr/bin/VBoxClient --seamless
│     ├─370818 /usr/bin/VBoxClient --seamless
│     ├─370824 /usr/bin/VBoxClient --draganddrop
│     ├─370825 /usr/bin/VBoxClient --draganddrop
│     ├─370841 /usr/bin/ssh-agent /bin/sh -c exec -l bash -c "/usr/bin/startxfce4"
│     ├─370910 /bin/gpg-agent --sh --daemon --write-env-file /home/dboth/.cache/gpg-agent-info
│     ├─370911 xfwm4 --display :0.0 --sm-client-id 2dead44ab-0b4d-4101-bca4-e6771f4a8ac2
│     ├─370923 xfsettingsd --display :0.0 --sm-client-id 261b4a437-3029-461c-9551-68c2c42f4fef
│     ├─370930 xfce4-panel --display :0.0 --sm-client-id 2ce38b8ef-86fd-4189-ace5-deec1d0e0952
│     ├─370934 Thunar --sm-client-id 2cfc809d8-4e1d-497a-a5c5-6e4fa509c3fb --daemon
│     ├─370939 xfdesktop --display :0.0 --sm-client-id 299be0608-4dca-4055-b4d6-55ec6e73a324
<刪節(jié)>
└─system.slice
  ├─rngd.service
  │ └─1650 /sbin/rngd -f
  ├─irqbalance.service
  │ └─1631 /usr/sbin/irqbalance --foreground
  ├─fprintd.service
  │ └─303383 /usr/libexec/fprintd
  ├─systemd-udevd.service
  │ └─956 /usr/lib/systemd/systemd-udevd
<刪節(jié)>
  ├─systemd-journald.service
  │ └─588 /usr/lib/systemd/systemd-journald
  ├─atd.service
  │ └─1010 /usr/sbin/atd -f
  ├─system-dbus\x2d:1.10\x2dorg.freedesktop.problems.slice
  │ └─dbus-:1.10-org.freedesktop.problems@0.service
  │   └─371197 /usr/sbin/abrt-dbus -t133
  ├─sshd.service
  │ └─893 sshd: /usr/sbin/sshd -D [listener] 0 of 10-100 startups
  ├─vboxservice.service
  │ └─802 /usr/sbin/VBoxService -f
  ├─crond.service
  │ └─1011 /usr/sbin/crond -n
  ├─NetworkManager.service
  │ └─765 /usr/sbin/NetworkManager --no-daemon
  ├─switcheroo-control.service
  │ └─787 /usr/libexec/switcheroo-control
 <刪節(jié)>

這個樹狀視圖顯示了所有的用戶和系統(tǒng)切片,以及每個控制組內(nèi)正在運行的服務(wù)和程序。注意叫作 scope(范圍)的單元,它將相關(guān)的程序組成一個管理單元,在上面列出的結(jié)果中就是 user-1000.slice。user-1000.slice/session-7.scope 控制組包含了 GUI 桌面程序?qū)哟谓Y(jié)構(gòu),以 LXDM 顯示管理器會話和其所有的子任務(wù)開始,包括像 Bash 命令行解釋器和 Thunar GUI 文件管理器之類的程序。

配置文件中不定義范圍單元,而是作為啟動相關(guān)程序組的結(jié)果程序化生成的。范圍單元不創(chuàng)建或啟動作為控制組的組成部分運行的進(jìn)程。范圍內(nèi)的所有進(jìn)程都是平等的,沒有內(nèi)部的層次結(jié)構(gòu)。一個范圍的生命周期在第一個進(jìn)程創(chuàng)建時開始,在最后一個進(jìn)程銷毀時結(jié)束。

在你的桌面打開多個窗口,比如終端模擬器、LibreOffice、或者任何你想打開的,然后切換到一個可用的虛擬控制臺,啟動類似 top 或 Midnight Commander 的程序。在主機(jī)運行 systemd-cgls 命令,留意整體的層次結(jié)構(gòu)和范圍單元。

systemd-cgls 命令提供的控制組層次結(jié)構(gòu)表示(以及組成控制組單元的細(xì)節(jié)),比我見過的其他任何指令都要完整。和 ps 命令提供的輸出相比,我喜歡 systemd-cgls 命令更簡潔的樹形表示。

來自朋友們的一點幫助

介紹完這些基礎(chǔ)知識后,我曾計劃過深入研究控制組的更多細(xì)節(jié),以及如何使用,但是我在 Opensource.com 的姐妹網(wǎng)站 Enable Sysadmin 上發(fā)現(xiàn)了一系列四篇優(yōu)秀文章,由 Red Hat 公司的 Steve Ovens 所作。與其從頭重寫 Steve 的文章,我覺得倒不如通過鏈接到這些文章,利用他的控制組專業(yè)知識:

  1. 一個 Linux 系統(tǒng)管理員對控制組的介紹
  2. 如何用 CPUShares 管理控制組
  3. 用更難的方式,手動管理控制組
  4. 用 systemd 管理控制組

像我一樣享受這些文章并從中汲取知識吧。

其他資源

互聯(lián)網(wǎng)上充斥著大量關(guān)于 systemd 的信息,但大部分都簡短生硬、愚鈍、甚至令人誤解。除了本文提到的資源,下面的網(wǎng)頁提供了關(guān)于 systemd 啟動更詳細(xì)可靠的信息。自從我開始這一系列的文章來反映我所做的研究以來,這個的列表已經(jīng)變長了。

  • Fedora 項目有一個優(yōu)質(zhì)實用的 systemd 指南,幾乎有你使用 systemd 配置、管理、維護(hù)一個 Fedora 計算機(jī)需要知道的一切。
  • Fedora 項目還有一個好用的 速查表,交叉引用了古老的 SystemV 命令和對應(yīng)的 systemd 命令。
  • systemd.unit(5) 手冊頁 包含了一個不錯的單元文件中各個節(jié)的列表,以及這些節(jié)的配置選項和簡潔的描述。
  • Red Hat 文檔包含了一個 單元文件結(jié)構(gòu) 的有用描述,還有一些其他的重要信息。
  • 要獲取 systemd 的詳細(xì)技術(shù)信息和創(chuàng)立的原因,查看 Freedesktop.org 的 systemd 描 述。這個使我發(fā)現(xiàn)過的最棒頁面之一,因為其中包含了許多指向其他重要準(zhǔn)確文檔的鏈接。
  • Linux.com 上 “systemd 的更多樂趣” 提供了更高級的 systemd 信息和提示。
  • 查看 systemd.resource-control(5) 的手冊頁
  • 查看 Linux 內(nèi)核用戶和管理員指南 中的 控制組 v2 條目。

還有一系列針對系統(tǒng)管理員的深度技術(shù)文章,由 systemd 的設(shè)計者和主要開發(fā)者 Lennart Poettering 所作。這些文章寫于 2010 年 4 月到 2011 年 9 月之間,但在當(dāng)下仍然像當(dāng)時一樣有 價值。關(guān)于 systemd 及其生態(tài)的許多其他優(yōu)秀的作品都是基于這些文章的。

  • Rethinking PID 1
  • systemd for Administrators, Part I
  • systemd for Administrators, Part II
  • systemd for Administrators, Part III
  • systemd for Administrators, Part IV
  • systemd for Administrators, Part V
  • systemd for Administrators, Part VI
  • systemd for Administrators, Part VII
  • systemd for Administrators, Part VIII
  • systemd for Administrators, Part IX
  • systemd for Administrators, Part X
  • systemd for Administrators, Part XI


新聞名稱:在systemd中使用控制組管理資源
標(biāo)題網(wǎng)址:http://www.5511xx.com/article/dhejocc.html