Linux资源管理-IO优先级

mytomorrow · 发表于 2020-9-15 15:07

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前一篇介绍了利用 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-113:~# grep -i 'blk_cgroup' /boot/config-`uname -r`
root@debian-113:~# 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.

复制代码
root@debian-113:~# cat /proc/cgroups
#subsys_name hierarchy num_cgroups enabled
cpuset 0 1 1
cpu 0 1 1
cpuacct 0 1 1
memory 0 1 1
devices 0 1 1
freezer 0 1 1
net_cls 0 1 1
blkio 0 1 1 <-- enabled = 1, 说明已经启用
peRF_event 0 1 1
复制代码
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-113:~# 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
挂载 cgroup文件系统, 挂载参数 -o blkio
建立2个group, 分别为 A 和 B
默认情况, 2个 group中的dd进程同时进行文件操作
查看默认情况下, 2个dd进程完成的时间
设置 A 的优先级为 100, B 的优先级为 1000
同时在2个group A 和 B 中运行 dd进程
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)

复制代码
#!/bin/bash

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

function usage()
{
echo "./blkio-test.sh <group1> <group2>"
exit 1
}

if [ $# != 2 ]; then
usage
fi

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

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

group1=$1
group2=$2

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=1024 bs=1M
dd if=/dev/zero of=$group2_src count=1024 bs=1M

echo "同时在 $group1 和 $group2 中开始 dd 测试"
echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
echo $$ >> $group1/tasks
(date; dd if=$group1_src of=/dev/null; date;) > $group1_log 2>&1 &

echo $$ >> $group2/tasks
(date; dd if=$group2_src of=/dev/null; date;) > $group2_log 2>&1 &

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 "------------------------------------------"
复制代码

开始实验:

复制代码
# 挂载 cgroup 文件系统
root@debian-113:~# mount -t cgroup -o blkio cgroup /mnt/cgroup/

root@debian-113:~# mkdir /mnt/cgroup/{A,B}
root@debian-113:~# ll /mnt/cgroup/
total 0
drwxr-xr-x 2 root root 0 Sep  5 13:23 A
drwxr-xr-x 2 root root 0 Sep  5 13:23 B
-r--r--r-- 1 root root 0 Sep  5 13:23 blkio.io_merged
-r--r--r-- 1 root root 0 Sep  5 13:23 blkio.io_queued
-r--r--r-- 1 root root 0 Sep  5 13:23 blkio.io_service_bytes
-r--r--r-- 1 root root 0 Sep  5 13:23 blkio.io_serviced
-r--r--r-- 1 root root 0 Sep  5 13:23 blkio.io_service_time
-r--r--r-- 1 root root 0 Sep  5 13:23 blkio.io_wait_time
--w------- 1 root root 0 Sep  5 13:23 blkio.reset_stats
-r--r--r-- 1 root root 0 Sep  5 13:23 blkio.sectors
-r--r--r-- 1 root root 0 Sep  5 13:23 blkio.time
-rw-r--r-- 1 root root 0 Sep  5 13:23 blkio.weight <-- 这个就是设置IO优先级的文件
-rw-r--r-- 1 root root 0 Sep  5 13:23 blkio.weight_device
-rw-r--r-- 1 root root 0 Sep  5 13:23 cgroup.clone_children
--w--w--w- 1 root root 0 Sep  5 13:23 cgroup.event_control
-rw-r--r-- 1 root root 0 Sep  5 13:23 cgroup.procs
-rw-r--r-- 1 root root 0 Sep  5 13:23 notify_on_release
-rw-r--r-- 1 root root 0 Sep  5 13:23 release_agent
-rw-r--r-- 1 root root 0 Sep  5 13:23 tasks

# 默认2个组内的IO优先级都是500
root@debian-113:~# cat /mnt/cgroup/A/blkio.weight
500  <-- 这个值的范围是 100 ~ 1000, 值越大优先级越高
root@debian-113:~# cat /mnt/cgroup/B/blkio.weight
500

# 默认情况下的测试结果如下: A和B耗时都是 20秒
root@debian-113:~# ./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)
1024+0 records in
1024+0 records out
1073741824 bytes (1.1 GB) copied, 6.01188 s, 179 MB/s
1024+0 records in
1024+0 records out
1073741824 bytes (1.1 GB) copied, 9.4272 s, 114 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  5 13:26:31 CST 2014
2097152+0 records in
2097152+0 records out
1073741824 bytes (1.1 GB) copied, 20.0504 s, 53.6 MB/s
Fri Sep  5 13:26:51 CST 2014
------------------------------------------
显示group2 的log
Fri Sep  5 13:26:31 CST 2014
2097152+0 records in
2097152+0 records out
1073741824 bytes (1.1 GB) copied, 18.8583 s, 56.9 MB/s
Fri Sep  5 13:26:51 CST 2014
------------------------------------------

# 修改A的优先级为100, B的优先级为1000
root@debian-113:~# echo 100 > /mnt/cgroup/A/blkio.weight
root@debian-113:~# echo 1000 > /mnt/cgroup/B/blkio.weight
root@debian-113:~# cat /mnt/cgroup/A/blkio.weight
100
root@debian-113:~# cat /mnt/cgroup/B/blkio.weight
1000

# 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-113:~# ./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)
1024+0 records in
1024+0 records out
1073741824 bytes (1.1 GB) copied, 6.52967 s, 164 MB/s
1024+0 records in
1024+0 records out
1073741824 bytes (1.1 GB) copied, 8.01311 s, 134 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  5 13:30:06 CST 2014
2097152+0 records in
2097152+0 records out
1073741824 bytes (1.1 GB) copied, 18.5598 s, 57.9 MB/s
Fri Sep  5 13:30:25 CST 2014
------------------------------------------
显示group2 的log
Fri Sep  5 13:30:06 CST 2014
2097152+0 records in
2097152+0 records out
1073741824 bytes (1.1 GB) copied, 10.6127 s, 101 MB/s
Fri Sep  5 13:30:17 CST 2014
------------------------------------------
复制代码

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.

NNNei256 · 发表于 2020-9-15 15:59

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