Linux资源管理-IO优先级

前一篇博客介绍了利用 cgroup 来控制进程的 CPU和内存使用情况, 这次补上使用 cgroup 来控制进程的IO优先级的方法.

前提条件

如果想控制进程的IO优先级, 需要内核的支持, 内核编译时需要打开下面2个参数.

CONFIG_BLK_CGROUP=y
CONFIG_CFQ_GROUP_IOSCHED=y

查看是否开启这2个内核编译选项的方法很简单:

root@debian-:~# grep -i 'blk_cgroup' /boot/config-`uname -r`
root@debian-:~# grep -i 'cfq_group' /boot/config-`uname -r`

如果这2个内核选项没有打开, 只能重新编译内核后再来实验下面的实例了.

再次通过 /proc/cgroups 来查看 blkio 是否已经启用.

root@debian-:~# cat /proc/cgroups
#subsys_name    hierarchy    num_cgroups    enabled
cpuset
cpu
cpuacct
memory
devices
freezer
net_cls
blkio                <-- enabled = , 说明已经启用
perf_event            

如果 blkio 没有启用, 可以通过grub设置启动参数来启用它.

类似的可以参考: Linux资源控制-CPU和内存  中 实例4 - cgroup 对使用的内存的控制 中启用memory的方法。

除此之外, 还得查看是否能够将 CFQ 作为IO调度程序来使用.

root@debian-:~# cat /sys/class/block/sda/queue/scheduler
noop deadline [cfq]

上述结果表示支持cfq调度, []括住cfq 表示当前使用的就是 cfq调度.

如果 cat 的结果中没有 cfq, 需要重新编译内核, 使之能够支持 cfq调度.

如果 cat 的结果中有 cfq, 但是 cfq 不是当前正在使用的调度程序, 即 [] 没有括在 cfq上, 那么

cat cfq /sys/class/block/sda/queue/scheduler     <-- 将当前的IO调度程序设置成 cfq

注: 上面的 sda 是我的测试的硬盘, 如果你的是 sdb 或者其它, 请对应修改.

实例 - 控制IO优先级

1. 挂载 cgroup文件系统, 挂载参数 -o blkio
2. 建立2个group, 分别为 A 和 B
3. 默认情况, 2个 group中的dd进程同时进行文件操作
4. 查看默认情况下, 2个dd进程完成的时间
5. 设置 A 的优先级为 100, B 的优先级为 1000
6. 同时在2个group A 和 B 中运行 dd进程
7. 查看group A 和 B 中的 dd进程完成的时间

实验之前, 先制作测试脚本. (简单写了一个如下)

#!/bin/bash

####################################################################
# . 创造2个测试文件, 大小都是1G
# . 将当前进程加入到指定 cgroup
# . 执行 dd 操作
# . 删除 测试文件
# . 显示log
####################################################################

function usage()
{
    echo "./blkio-test.sh <group1> <group2>"
    exit
}

if [ $# !=  ]; then
    usage
fi

group1_src=~/group1.src
group2_src=~/group2.src

group1_log=/tmp/group1.log
group2_log=/tmp/group2.log

group1=$
group2=$

echo "生成测试数据 $group1_src 和 $group2_src (大小都是1G)"
dd if=/dev/zero of=$group1_src count= bs=1M
dd if=/dev/zero of=$group2_src count= bs=1M

echo "同时在 $group1 和 $group2 中开始 dd 测试"
echo  > /proc/sys/vm/drop_caches
echo $$ >> $group1/tasks
(date; dd if=$group1_src of=/dev/null; date;) > $group1_log >& &

echo $$ >> $group2/tasks
(date; dd if=$group2_src of=/dev/null; date;) > $group2_log >& &

wait
echo "测试完成!"

echo "开始清除测试文件"
rm -rf $group1_src $group2_src
echo "测试文件清除完成"

echo "------------------------------------------"
echo "显示group1 的log"
cat $group1_log

echo "------------------------------------------"
echo "显示group2 的log"
cat $group2_log

echo "------------------------------------------"

开始实验:

# 挂载 cgroup 文件系统
root@debian-:~# mount -t cgroup -o blkio cgroup /mnt/cgroup/

root@debian-:~# mkdir /mnt/cgroup/{A,B}
root@debian-:~# ll /mnt/cgroup/
total
drwxr-xr-x  root root  Sep   : A
drwxr-xr-x  root root  Sep   : B
-r--r--r--  root root  Sep   : blkio.io_merged
-r--r--r--  root root  Sep   : blkio.io_queued
-r--r--r--  root root  Sep   : blkio.io_service_bytes
-r--r--r--  root root  Sep   : blkio.io_serviced
-r--r--r--  root root  Sep   : blkio.io_service_time
-r--r--r--  root root  Sep   : blkio.io_wait_time
--w-------  root root  Sep   : blkio.reset_stats
-r--r--r--  root root  Sep   : blkio.sectors
-r--r--r--  root root  Sep   : blkio.time
-rw-r--r--  root root  Sep   : blkio.weight   <-- 这个就是设置IO优先级的文件
-rw-r--r--  root root  Sep   : blkio.weight_device
-rw-r--r--  root root  Sep   : cgroup.clone_children
--w--w--w-  root root  Sep   : cgroup.event_control
-rw-r--r--  root root  Sep   : cgroup.procs
-rw-r--r--  root root  Sep   : notify_on_release
-rw-r--r--  root root  Sep   : release_agent
-rw-r--r--  root root  Sep   : tasks

# 默认2个组内的IO优先级都是500
root@debian-:~# cat /mnt/cgroup/A/blkio.weight
  <-- 这个值的范围是  ~ , 值越大优先级越高
root@debian-:~# cat /mnt/cgroup/B/blkio.weight

# 默认情况下的测试结果如下: A和B耗时都是 20秒
root@debian-:~# ./blkio-test.sh /mnt/cgroup/A /mnt/cgroup/B
生成测试数据 /root/group1.src 和 /root/group2.src (大小都是1G)
+ records in
+ records out
 bytes (1.1 GB) copied, 6.01188 s,  MB/s
+ records in
+ records out
 bytes (1.1 GB) copied, 9.4272 s,  MB/s
同时在 /mnt/cgroup/A 和 /mnt/cgroup/B 中开始 dd 测试
测试完成!
开始清除测试文件
测试文件清除完成
------------------------------------------
显示group1 的log
Fri Sep   :: CST
+ records in
+ records out
 bytes (1.1 GB) copied, 20.0504 s, 53.6 MB/s
Fri Sep   :: CST
------------------------------------------
显示group2 的log
Fri Sep   :: CST
+ records in
+ records out
 bytes (1.1 GB) copied, 18.8583 s, 56.9 MB/s
Fri Sep   :: CST
------------------------------------------

# 修改A的优先级为100, B的优先级为1000
root@debian-:~# echo  > /mnt/cgroup/A/blkio.weight
root@debian-:~# echo  > /mnt/cgroup/B/blkio.weight
root@debian-:~# cat /mnt/cgroup/A/blkio.weight

root@debian-:~# cat /mnt/cgroup/B/blkio.weight

# 不同优先级下的测试结果如下: A耗时 19秒; B耗时 11秒
root@debian-:~# ./blkio-test.sh /mnt/cgroup/A /mnt/cgroup/B
生成测试数据 /root/group1.src 和 /root/group2.src (大小都是1G)
+ records in
+ records out
 bytes (1.1 GB) copied, 6.52967 s,  MB/s
+ records in
+ records out
 bytes (1.1 GB) copied, 8.01311 s,  MB/s
同时在 /mnt/cgroup/A 和 /mnt/cgroup/B 中开始 dd 测试
测试完成!
开始清除测试文件
测试文件清除完成
------------------------------------------
显示group1 的log
Fri Sep   :: CST
+ records in
+ records out
 bytes (1.1 GB) copied, 18.5598 s, 57.9 MB/s
Fri Sep   :: CST
------------------------------------------
显示group2 的log
Fri Sep   :: CST
+ records in
+ records out
 bytes (1.1 GB) copied, 10.6127 s,  MB/s
Fri Sep   :: CST
------------------------------------------

可以看出, IO优先级调整之后, 确实优先级高的cgroup中的进程能更快完成IO操作.

总结

其实 cgroup 除了能够IO优先级之外, 还可以控制进程的其它IO属性, 具体参见挂载在 cgroup 的IO相关设置文件.

各个文件的具体含义, 请参考更详细的 cgroup 相关文档.