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}}
[[File:Linux kernel unified hierarchy cgroups and systemd.svg|thumb|300px|Unified hierarchy cgroups 且 [[systemd]].]]
'''cgroups'''，其名稱源自'''控制群組'''（{{langx|en|control groups}}）的簡寫，是[[Linux内核]]的一个功能，用来限制、控制與分離一个[[行程群組]]的[[資源 (計算機科學)|资源]]（如CPU、内存、磁盘输入输出等）<ref>{{Cite web|title=Control Group v2 — The Linux Kernel documentation|url=https://www.kernel.org/doc/html/latest/admin-guide/cgroup-v2.html#controllers|website=www.kernel.org|access-date=2024-02-29|archive-date=2018-11-07|archive-url=https://web.archive.org/web/20181107145211/https://www.kernel.org/doc/html/latest/admin-guide/cgroup-v2.html#controllers|dead-url=no}}</ref>。

這個專案最早是由[[Google]]的工程師（主要是Paul Menage和Rohit Seth）在2006年發起，最早的名稱為'''进程容器'''（process containers）<ref>{{Cite news |date=2007-05-29 |author=Jonathan Corbet |title=Process containers |publisher=LWN.net |url=http://lwn.net/Articles/236038/ |accessdate=2012-06-16 |archive-date=2017-06-12 |archive-url=https://web.archive.org/web/20170612014916/https://lwn.net/Articles/236038/ |dead-url=no }}</ref>。在2007年時，因為在[[Linux內核]]中，容器（container）這個名詞有許多不同的意義，為避免混亂，被重新命名為cgroup，並且被合併到2.6.24版的内核中去（该版本于2008年1月发布）<ref name=lwn-notes>{{Cite news |date=2007-10-29 |author=Jonathan Corbet |title=Notes from a container |publisher=LWN.net |url=http://lwn.net/Articles/256389/ |accessdate=2012-06-16 |archive-date=2012-06-22 |archive-url=https://web.archive.org/web/20120622092309/http://lwn.net/Articles/256389/ |dead-url=no }}</ref>。自那以后，开发人员陆续添加了许多新功能和控制器，例如2014年对[[kernfs (Linux)|kernfs]]的支持<ref>{{Cite web|title=LKML: Tejun Heo: [PATCHSET cgroup/for-3.15] cgroup: convert to kernfs|url=https://lkml.org/lkml/2014/1/28/502|website=lkml.org|access-date=2024-02-29|archive-date=2018-10-12|archive-url=https://web.archive.org/web/20181012020951/https://lkml.org/lkml/2014/1/28/502|dead-url=no}}</ref>，[[防火墙]]功能<ref>{{Cite web|title=[PATCH 12/12] netfilter: x_tables: lightweight process control group matching — Linux Network Development|url=http://www.spinics.net/lists/netdev/msg264727.html|website=web.archive.org|date=2014-04-24|access-date=2024-02-29|archive-date=2014-04-24|archive-url=https://web.archive.org/web/20140424095421/http://www.spinics.net/lists/netdev/msg264727.html|dead-url=unfit}}</ref>和统一层次结构<ref>{{Cite web|title=LKML: Tejun Heo: [PATCHSET cgroup/for-3.15] cgroup: prepare for the default unified hierarchy|url=https://lkml.org/lkml/2014/3/13/503|website=lkml.org|access-date=2024-02-29|archive-date=2014-03-20|archive-url=https://web.archive.org/web/20140320040956/http://lkml.org/lkml/2014/3/13/503|dead-url=no}}</ref>。cgroup v2在Linux内核4.5中被合并<ref>{{Cite web|title=kernel/git/torvalds/linux.git - Linux kernel source tree|url=https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/diff/Documentation/cgroup-v2.txt?id=v4.5&id2=v4.4|website=git.kernel.org|access-date=2024-02-29}}</ref>，接口和内部功能发生了重大变化<ref>{{Cite web|title=Control Group v2 — The Linux Kernel documentation|url=https://www.kernel.org/doc/html/latest/admin-guide/cgroup-v2.html#multiple-hierarchies|website=www.kernel.org|access-date=2024-02-29|archive-date=2018-11-07|archive-url=https://web.archive.org/web/20181107145211/https://www.kernel.org/doc/html/latest/admin-guide/cgroup-v2.html#multiple-hierarchies|dead-url=no}}</ref>。

==功能==
cgroups的一个设计目标是为不同的用例提供统一的接口，从控制单一进程（像[[Nice值]]）到[[作業系統層虛擬化]]（像[[OpenVZ]]，{{link-en|Linux-VServer}}，[[LXC]]）。cgroups提供：
* '''资源限制（Resource limiting）：组'''可以被设置不超过设定的[[内存]]限制（这也包括{{Internal link helper/en|页面缓存|Page_cache}}）<ref>{{Cite news|date=2007-07-31|author=Jonathan Corbet|title=Controlling memory use in containers|publisher=LWN|url=http://lwn.net/Articles/243795/|accessdate=2012-06-16|archive-date=2018-01-29|archive-url=https://web.archive.org/web/20180129034252/https://lwn.net/Articles/243795/|dead-url=no}}</ref><ref name="ols-memcg">{{Cite news|author=Balbir Singh, Vaidynathan Srinivasan|date=July 2007|publisher=Ottawa Linux Symposium|url=http://www.kernel.org/doc/ols/2007/ols2007v2-pages-209-222.pdf|title=Containers: Challenges with the memory resource controller and its performance|accessdate=2012-06-16|archive-date=2012-05-23|archive-url=https://web.archive.org/web/20120523223333/http://www.kernel.org/doc/ols/2007/ols2007v2-pages-209-222.pdf|dead-url=no}}</ref>、I/O带宽限制<ref>{{Cite web|title=Using cgroups to limit I/O · André Carvalho|url=https://andrestc.com/post/cgroups-io/|website=andrestc.com|access-date=2024-02-29}}</ref>、CPU配额限制<ref>{{Cite web|title=The container throttling problem|url=https://danluu.com/cgroup-throttling/|website=danluu.com|access-date=2024-02-29}}</ref>、CPU集合限制<ref>{{Cite web|title="CPUSETS"|url=https://www.kernel.org/doc/Documentation/cgroup-v1/cpusets.txt|author=Derr, Simon (2004).}}</ref>或[[文件描述符|最大打开文件数]]<ref>{{Cite web|title=setrlimit(2) — Arch manual pages|url=https://man.archlinux.org/man/setrlimit.2.en|website=man.archlinux.org|access-date=2024-02-29}}</ref>。
* '''优先级设定（Prioritization）：'''一些'''组'''可能会得到更大的CPU<ref>{{Cite news | date = 2007-10-23 | author = Jonathan Corbet | title = Kernel space: Fair user scheduling for Linux | publisher = Network World | url = http://www.linuxworld.com/news/2007/101207-kernel.html | accessdate = 2012-06-16 | archive-date = 2009-05-24 | archive-url = https://web.archive.org/web/20090524025315/http://www.linuxworld.com/news/2007/101207-kernel.html | dead-url = no }}</ref>或磁盘IO吞吐量。<ref>{{cite conference |date=2008-11-19 |author=Kamkamezawa Hiroyu |title=Cgroup and Memory Resource Controller |format=PDF presentation slides |publisher=Japan Linux Symposium |url=http://www.linuxfoundation.jp/jp_uploads/seminar20081119/CgroupMemcgMaster.pdf |deadurl=yes |archiveurl=https://web.archive.org/web/20110722113016/http://www.linuxfoundation.jp/jp_uploads/seminar20081119/CgroupMemcgMaster.pdf |archivedate=2011-07-22 |access-date=2012-06-16 }}</ref>
* '''结算（Accounting）：'''衡量一个'''组'''的资源使用情况，可以用于计费等目的<ref name=lf-hansen>{{cite conference | author = Dave Hansen | title = Resource Management | format = PDF presentation slides | publisher = Linux Foundation | url = http://events.linuxfoundation.org/slides/lfcs09_hansen2.pdf | access-date = 2012-06-16 | archive-url = https://web.archive.org/web/20111009082943/https://events.linuxfoundation.org/slides/lfcs09_hansen2.pdf | archive-date = 2011-10-09 | dead-url = yes }}</ref>
* '''控制（Control）：'''冻结'''组'''中的进程，运行[[应用程序检查点|检查点]]和重新启动。<ref name=lf-hansen />

== 使用 ==
控制组（cgroup）是一组受相同条件约束的进程，并与一组参数或限制相关联。这些组可以是层次结构的，意味着每个组都从其父组继承限制。

内核通过cgroup接口提供对多个控制器（也称为子系统）的访问<ref>{{Cite web|title=Notes from a container [LWN.net]|url=https://lwn.net/Articles/256389/|website=lwn.net|access-date=2024-02-29|archive-date=2018-02-04|archive-url=https://web.archive.org/web/20180204091411/https://lwn.net/Articles/256389/|dead-url=no}}</ref>；例如，“memory”控制器限制内存使用，“cpuacct”记录CPU使用情况等。

控制组可以通过多种方式使用：

* 手动读写 cgroup 的虚拟文件系统。
* 使用 <code>cgcreate</code> 、 <code>cgexec</code> 和 <code>cgclassify</code> （来自 <code>libcgroup</code> ）等工具，即时创建和管理群组。
* 通过“规则引擎守护程序”，可以根据配置自动将特定用户、组或命令的进程移动到cgroups中。
* 间接通过使用 cgroups 的其他软件，如[[Docker]]、[[Firejail]]、LXC<ref>{{Cite web|title=IBM Developer|url=https://developer.ibm.com/technologies/linux/|website=developer.ibm.com|access-date=2024-02-29|archive-date=2013-10-03|archive-url=https://web.archive.org/web/20131003180256/http://www.ibm.com/developerworks/linux/library/l-gas-nasm/index.html|dead-url=no}}</ref>、[[libvirt]]、[[systemd]]、[[Oracle Grid Engine|Open Grid Scheduler/Grid Engine]]<ref>{{Cite web|title=Grid Engine cgroups Integration|url=http://blogs.scalablelogic.com/2012/05/grid-engine-cgroups-integration.html|language=en|last=Rayson|access-date=2024-02-29|archive-date=2013-01-22|archive-url=https://web.archive.org/web/20130122081825/http://blogs.scalablelogic.com/2012/05/grid-engine-cgroups-integration.html|dead-url=no}}</ref>，以及Google已停止开发的[[lmctfy]]。

Linux 内核文档包含了控制组版本1（cgroup v1）<ref>{{Cite web|title=v1|url=http://www.kernel.org/doc/Documentation/cgroup-v1/cgroups.txt}}</ref>和版本2（cgroup v2）<ref>{{Cite web|title=linux/Documentation/admin-guide/cgroup-v2.rst at master · torvalds/linux|url=https://github.com/torvalds/linux/blob/master/Documentation/admin-guide/cgroup-v2.rst|website=GitHub|language=en|access-date=2024-02-29}}</ref>的一些设置和使用的技术细节。

也可以使用 <code>systemd-cgtop</code> 命令<ref>{{Cite web|title=systemd-cgtop|url=https://www.freedesktop.org/software/systemd/man/latest/systemd-cgtop.html|website=www.freedesktop.org|access-date=2024-02-29}}</ref>按资源使用情况显示顶级控制组。

== 重新设计 ==
cgroups的重新设计始于2013年<ref name="cgroups redesign by Tejun Heo">{{cite web|title=All About the Linux Kernel: Cgroup's Redesign|url=https://www.linuxfoundation.org/blog/2013/08/all-about-the-linux-kernel-cgroups-redesign/|work=[[Linux.com]]|date=2013-08-15|access-date=2014-05-19|archive-date=2019-04-28|archive-url=https://web.archive.org/web/20190428203713/https://www.linuxfoundation.org/blog/2013/08/all-about-the-linux-kernel-cgroups-redesign/|dead-url=yes}}</ref>，随后在Linux内核的3.15和3.16版本中引入了额外的改变。<ref>{{cite web|title=The unified control group hierarchy in 3.16|url=//lwn.net/Articles/601840/|date=2014-06-11|publisher=[[LWN.net]]}}</ref><ref>{{cite web|title=Pull cgroup updates for 3.15 from Tejun Heo|url=http://git.kernel.org/cgit/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=32d01dc7be4e725ab85ce1d74e8f4adc02ad68dd|date=2014-04-03|publisher=[[kernel.org]]}}</ref><ref>{{cite web|title=Pull cgroup updates for 3.16 from Tejun Heo|url=http://git.kernel.org/cgit/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=14208b0ec56919f5333dd654b1a7d10765d0ad05|date=2014-06-09|publisher=[[kernel.org]]}}</ref>

=== 命名空间隔离 ===
{{Main|{{Internal link helper/en|Linux namespaces}}}}
虽然不是cgroups工作的技术部分，但Linux内核的一个相关特性是命名空间隔离，它将一组进程分离开来，使它们无法“看到”其他组中的资源。例如，PID命名空间在每个命名空间中提供了一个独立的[[进程ID|进程标识符]]枚举。还有可用的挂载、用户、UTS、网络和SysV IPC命名空间。

* ''PID namespace (PID命名空间)'' 提供了[[进程标识符]]（PID）、进程列表及其详细信息的分离。虽然新的命名空间与其他同级命名空间隔离，但其“父”命名空间中的进程仍然可以看到子命名空间中的所有进程，尽管PID号码不同。<ref name="lwn-pid">{{Cite news|author=Pavel Emelyanov, Kir Kolyshkin|date=19 November 2007|title=PID namespaces in the 2.6.24 kernel|publisher=LWN.net|url=https://lwn.net/Articles/259217/|accessdate=2024-03-01|archive-date=2017-12-08|archive-url=https://web.archive.org/web/20171208175003/https://lwn.net/Articles/259217/|dead-url=no}}</ref>
* ''Network namespace (网络命名空间)'' 隔离了（物理或虚拟的）网络接口控制器、iptables防火墙规则、路由表等。网络命名空间可以使用"veth"虚拟以太网设备连接在一起。
* ''"UTS" namespace'' 允许更改[[主機名稱|主机名]]。
* ''[[挂载|Mount]] namespace'' 允许创建不同的文件系统布局，或将某些挂载点设置为只读。<ref>{{Cite news|author=Serge E. Hallyn, Ram Pai|date=17 September 2007|title=Applying mount namespaces|publisher=IBM developerWorks|url=http://www.ibm.com/developerworks/linux/library/l-mount-namespaces.html}}</ref>
* ''IPC namespace'' 隔离了命名空间之间的System V[[行程間通訊|进程间通信]]。
* ''User namespace'' 在命名空间之间隔离用户ID。<ref>{{Cite news|date=27 February 2013|author=Michael Kerrisk|title=Namespaces in operation, part 5: User namespaces|publisher=lwn.net Linux Info from the Source|url=https://lwn.net/Articles/532593/|accessdate=2024-03-01|archive-date=2022-06-04|archive-url=https://web.archive.org/web/20220604234709/https://lwn.net/Articles/532593/|dead-url=no}}</ref>
* ''Cgroup namespace'' <ref>{{Cite web|title=LKML: Linus Torvalds: Linux 4.6-rc1|url=https://lkml.org/lkml/2016/3/26/132/}}</ref>

命名空间是通过"unshare"命令或[[系统调用]]创建的，或者作为"clone"系统调用中的"new"标志。<ref>{{cite web|title=Linux kernel documentation on unshare|url=http://www.mjmwired.net/kernel/Documentation/unshare.txt|date=11 January 2006|author=Janak Desai}}</ref>

在 cgroups 开发早期，添加了"ns"子系统，以整合命名空间和控制组。如果挂载了"ns"控制组，每个命名空间也会在控制组层次结构中创建一个新的组。这是一个实验，后来被认为与cgroups API不太匹配，并从内核中移除。

Linux的命名空间受到了[[貝爾實驗室九號計畫|贝尔实验室九号项目]]中广泛使用的更通用的命名空间功能的启发。<ref>{{cite web|title=The Use of Name Spaces in Plan 9|url=http://www.cs.bell-labs.com/sys/doc/names.html|date=1992|url-status=dead|archive-url=https://web.archive.org/web/20140906153815/http://www.cs.bell-labs.com/sys/doc/names.html|archive-date=6 September 2014|access-date=15 February 2015}}</ref>

=== 统一层次结构（Unified hierarchy） ===
Kernfs于2014年3月引入Linux内核，版本为3.14，主要作者是Tejun Heo。<ref>{{cite web|title=kernfs, sysfs, driver-core: implement synchronous self-removal|url=//lwn.net/Articles/584019/|date=2014-02-03|access-date=2014-04-07|publisher=[[LWN.net]]}}</ref>一个独立的kernfs的主要动机之一是cgroups文件系统。Kernfs基本上是通过将一些sysfs逻辑拆分为一个独立实体来创建的，从而为其他内核子系统实现自己的虚拟文件系统提供了便利，包括处理设备连接和断开连接、动态创建和删除以及其他属性。重设计继续到Linux内核的3.15版本。

=== 内核内存控制组（kmemcg） ===
内核内存控制组（kmemcg）已合并到[[Linux内核#主线Linux|Linux内核主线版本]]3.8（{{Release date and age|2013|02|18}}）。<ref>{{cite web|title=memcg: kmem controller infrastructure|url=http://git.kernel.org/cgit/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=7ae1e1d0f8ac2927ed7e3ca6d15e42d485903459|date=2012-12-18|publisher=[[kernel.org]] source code}}</ref><ref>{{cite web|title=memcg: kmem accounting basic infrastructure|url=http://git.kernel.org/cgit/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=510fc4e11b772fd60f2c545c64d4c55abd07ce36|date=2012-12-18|publisher=[[kernel.org]] source code}}</ref><ref>{{cite web|title=memcg: add documentation about the kmem controller|url=http://git.kernel.org/cgit/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=d5bdae7d59451b9d63303f7794ef32bb76ba6330|date=2012-12-18|publisher=[[kernel.org]]}}</ref>kmemcg控制器可以限制内核用于管理其自身内部进程所使用的内存量。

=== cgroup对OOM killer的感知 ===
Linux内核4.19（2018年10月）引入了对{{Internal link helper/en|OOM killer|OOM killer|OOM killer}}实现的cgroup感知，这增加了以cgroup为单位杀死进程的能力，从而保证了工作负载的完整性。<ref>{{cite web|title=Linux_4.19 - Linux Kernel Newbies|url=https://kernelnewbies.org/Linux_4.19#Memory_management}}</ref>

== 应用 ==
各种项目都使用cgroups作为基础，包括[[CoreOS]]、[[Docker]]（2013年）、[[Hadoop]]、[[Jelastic]]、[[Kubernetes]]<ref name="mesosphere.com">{{Cite web|title=Mesosphere to Bring Google’s Kubernetes to Mesos - Mesosphere|url=https://mesosphere.com/blog/2014/07/10/mesosphere-announces-kubernetes-on-mesos/|website=web.archive.org|date=2015-09-06|access-date=2024-02-29|archive-date=2015-09-06|archive-url=https://web.archive.org/web/20150906165229/https://mesosphere.com/blog/2014/07/10/mesosphere-announces-kubernetes-on-mesos/|dead-url=unfit}}</ref>、[[lmctfy]]（Let Me Contain That For You）、[[LXC]]（LinuX Containers）、[[systemd]]、[[Mesos]]和Mesosphere<ref name="mesosphere.com"/>，以及[[HTCondor]]。主要的Linux发行版也采用了它，例如[[Red Hat Enterprise Linux]]（RHEL）6.0在2010年11月采用<ref>{{Cite web|title="6.0 Release Notes"|url=https://access.redhat.com/documentation/en-us/red_hat_enterprise_linux/6/pdf/6.0_release_notes/red_hat_enterprise_linux-6-6.0_release_notes-en-us.pdf|website=redhat.com.}}</ref>，比主线Linux内核晚三年。

2019年10月29日，[[Fedora專案|Fedora项目]]将Fedora 31默认修改为使用CgroupsV2。<ref>{{Cite web|title=1732114 – Modify Fedora 31 to use CgroupsV2 by default|url=https://bugzilla.redhat.com/show_bug.cgi?id=1732114|website=bugzilla.redhat.com|access-date=2024-02-29}}</ref>

==参见==
* [[操作系统层虚拟化#实现|实现了操作系统级虚拟化的项目列表]]
* [[进程组]]
* {{Ilh/en|Tc (Linux)|Tc (Linux)}}
* [[工作对象]] - [[Windows]]平台的等效概念，由该平台的[[Windows对象管理|对象管理器]]管理。

==引用==
{{Reflist}}

==外部連結==
* [https://web.archive.org/web/20120618145303/http://www.kernel.org/doc/Documentation/cgroups/ Linux kernel documentation on cgroups]

[[Category:Linux内核功能]]
[[Category:操作系统技术]]

Cgroups - 版本历史

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