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Cgroups 是 linux 内核提供的一种机制，如果你还不了解 cgroups，请参考前文《Linux cgroups 简介》先了解 cgroups。当 Linux 的 init 系统发展到 systemd 之后，systemd 与 cgroups 发生了融合(或者说 systemd 提供了 cgroups 的使用和管理接口，systemd 管的东西越来越多啊！)。本文将简单的介绍 cgroups 与 systemd 的关系以及如何通过 systemd 来配置和使用 cgroups。
Systemd 依赖 cgroups
要理解 systemd 与 cgroups 的关系，我们需要先区分 cgroups 的两个方面：层级结构(A)和资源控制(B)。首先 cgroups 是以层级结构组织并标识进程的一种方式，同时它也是在该层级结构上执行资源限制的一种方式。我们简单的把 cgroups 的层级结构称为 A，把 cgrpups 的资源控制能力称为 B。
对于 systemd 来说，A 是必须的，如果没有 A，systemd 将不能很好的工作。而 B 则是可选的，如果你不需要对资源进行控制，那么在编译 Linux 内核时完全可以去掉 B 相关的编译选项。
Systemd 默认挂载的 cgroups 系统
在系统的开机阶段，systemd 会把支持的 controllers (subsystem 子系统)挂载到默认的 /sys/fs/cgroup/ 目录下面：
除了 systemd 目录外，其它目录都是对应的 subsystem。
/sys/fs/cgroup/systemd 目录是 systemd 维护的自己使用的非 subsystem 的 cgroups 层级结构。这玩意儿是 systemd 自己使用的，换句话说就是，并不允许其它的程序动这个目录下的内容。其实 /sys/fs/cgroup/systemd 目录对应的 cgroups 层级结构就是 systemd 用来使用 cgoups 中 feature A 的。
Cgroup 的默认层级
通过将 cgroup 层级系统与 systemd unit 树绑定，systemd 可以把资源管理的设置从进程级别移至应用程序级别。因此，我们可以使用 systemctl 指令，或者通过修改 systemd unit 的配置文件来管理 unit 相关的资源。
默认情况下，systemd 会自动创建 slice、scope 和 service unit 的层级(slice、scope 和 service 都是 systemd 的 unit 类型，参考《初识 systemd》)，来为 cgroup 树提供统一的层级结构。
系统中运行的所有进程，都是 systemd init 进程的子进程。在资源管控方面，systemd 提供了三种 unit 类型：
- service： 一个或一组进程，由 systemd 依据 unit 配置文件启动。service 对指定进程进行封装，这样进程可以作为一个整体被启动或终止。
- scope：一组外部创建的进程。由进程通过 fork() 函数启动和终止、之后被 systemd 在运行时注册的进程，scope 会将其封装。例如：用户会话、 容器和虚拟机被认为是 scope。
- slice： 一组按层级排列的 unit。slice 并不包含进程，但会组建一个层级，并将 scope 和 service 都放置其中。真正的进程包含在 scope 或 service 中。在这一被划分层级的树中，每一个 slice 单位的名字对应通向层级中一个位置的路径。
我们可以通过 systemd-cgls 命令来查看 cgroups 的层级结构：
service、scope 和 slice unit 被直接映射到 cgroup 树中的对象。当这些 unit 被激活时，它们会直接一一映射到由 unit 名建立的 cgroup 路径中。例如，cron.service 属于 system.slice，会直接映射到 cgroup system.slice/cron.service/ 中。
注意，所有的用户会话、虚拟机和容器进程会被自动放置在一个单独的 scope 单元中。
默认情况下，系统会创建四种 slice：
- -.slice：根 slice
- system.slice：所有系统 service 的默认位置
- user.slice：所有用户会话的默认位置
- machine.slice：所有虚拟机和 Linux 容器的默认位置
创建临时的 cgroup
对资源管理的设置可以是 transient(临时的)，也可以是 persistent (永久的)。我们先来介绍如何创建临时的 cgroup。
需要使用 systemd-run 命令创建临时的 cgroup，它可以创建并启动临时的 service 或 scope unit，并在此 unit 中运行程序。systemd-run 命令默认创建 service 类型的 unit，比如我们创建名称为 toptest 的 service 运行 top 命令：
$ sudo systemd-run --unit=toptest --slice=test top -b
然后查看一下 test.slice 的状态：
创建了一个 test.slice/toptest.service cgroup 层级关系。再看看 toptest.service 的状态：
top 命令被包装成一个 service 运行在后台了！
接下来我们就可以通过 systemctl 命令来限制 toptest.service 的资源了。在限制前让我们先来看一看 top 进程的 cgroup 信息：
$ vim /proc/2850/cgroup # 2850 为 top 进程的 PID
比如我们限制 toptest.service 的 CPUShares 为 600，可用内存的上限为 550M：
$ sudo systemctl set-property toptest.service CPUShares=600 MemoryLimit=500M
再次检查 top 进程的 cgroup 信息：
在 CPU 和 memory 子系统中都出现了 toptest.service 的名字。同时去查看 /sys/fs/cgroup/memory/test.slice 和 /sys/fs/cgroup/cpu/test.slice 目录，这两个目录下都多出了一个 toptest.service 目录。我们设置的 CPUShares=600 MemoryLimit=500M 被分别写入了这些目录下的对应文件中。
临时 cgroup 的特征是，所包含的进程一旦结束，临时 cgroup 就会被自动释放。比如我们 kill 掉 top 进程，然后再查看 /sys/fs/cgroup/memory/test.slice 和 /sys/fs/cgroup/cpu/test.slice 目录，刚才的 toptest.service 目录已经不见了。
通过配置文件修改 cgroup
所有被 systemd 监管的 persistent cgroup(持久的 cgroup)都在 /usr/lib/systemd/system/ 目录中有一个 unit 配置文件。比如我们常见的 service 类型 unit 的配置文件。我们可以通过设置 unit 配置文件来控制应用程序的资源，persistent cgroup 的特点是即便系统重启，相关配置也会被保留。需要注意的是，scope unit 不能以此方式创建。下面让我们为 cron.service 添加 CPU 和内存相关的一些限制，编辑 /lib/systemd/system/cron.service 文件：
$ sudo vim /lib/systemd/system/cron.service
添加红框中的行，然后重新加载配置文件并重启 cron.service：
$ sudo systemctl daemon-reload $ sudo systemctl restart cron.service
现在去查看 /sys/fs/cgroup/memory/system.slice/cron.service/memory.limit_in_bytes 和 /sys/fs/cgroup/cpu/system.slice/cron.service/cpu.shares 文件，是不是已经包含我们配置的内容了！
通过 systemctl 命令修改 cgroup
除了编辑 unit 的配置文件，还可以通过 systemctl set-property 命令来修改 cgroup，这种方式修该的配置也会在重启系统时保存下来。现在我们把 cron.service 的 CPUShares 改为 700：
$ sudo systemctl set-property cron.service CPUShares=700
查看 /sys/fs/cgroup/cpu/system.slice/cron.service/cpu.shares 文件的内容应该是 700，重启系统后该文件的内容还是 700。
Systemd-cgtop 命令
类似于 top 命令，systemd-cgtop 命令显示 cgoups 的实时资源消耗情况：
通过它我们就可以分析应用使用资源的情况。
总结
Systemd 是一个强大的 init 系统，它甚至为我们使用 cgorups 提供了便利！Systemd 提供的内在机制、默认设置和相关的操控命令降低了配置和使用 cgroups 的难度，即便是 Linux 新手，也能轻松的使用 cgroups 了。