Control Groups (CGroups)

Introduction

La gestion des ressources des microprocesseurs pour les différentes tâches que le système doit assurer est un problème récurrent sur les systèmes embarqués.

Les groupes de contrôle (CGroups) offrent un mécanisme puissant pour limiter, compter et isoler les ressources du microprocesseur, par exemple les cœurs, la mémoire, utilisation des I/O.

Les CGroups permettent de partitionner le système en différentes activités. Ces dernières sont ensuite agrégées dans des groupes hiérarchiques avec des comportements spécialisés.

Subsystems

Un sous-système représente une ressource du microprocesseur, par exemple le temps CPU ou la capacité d’une mémoire.

Les CGroups proposent :

cpuset : pour assigner des CPU individuels (multi-cœurs) et des nœuds de mémoire à des tâches dans un groupe de contrôle
cpu : pour fournir aux tâches des groupes de contrôle d’accès au CPU
memory : pour établir les limites d’utilisation de la mémoire par les tâches d’un groupe de contrôle et pour générer des rapports automatiques sur les ressources mémoire utilisées
blkio : pour établir des limites sur l’accès des entrées/sorties à partir et depuis des périphériques blocs tels que des lecteurs physiques (disques, lecteurs USB, etc.)
cpuacct : pour générer des rapports automatiques sur les ressources CPU utilisées
devices : pour autoriser ou refuser l’accès aux périphériques
freezer : pour suspendre ou réactiver les tâches dans un groupe de contrôle
net_cls : pour repérer les paquets réseau avec un identifiant de classe (classid) qui permet au contrôleur de trafic Linux (tc) d’identifier les paquets provenant d’une tâche particulière d’un groupe de contrôle
ns : le sous-système namespace

Documentation: <Linux sources>/Documentation/cgroups

Configuration du noyau Linux

Pour utiliser les CGroups, les flags suivants doivent être mis en place dans la configuration du noyau Linux (commande : make linux-menuconfig):

    General setup --->
      [*] Control Group support ---> 
        [*]   Memory controller
        [*]   IO controller
        [*]   CPU controller
        [*]   PIDs controller
        [*] Cpuset controller
        [*]   Include legacy /proc/<pid>/cpuset file
        [*] Device controller
        [*] Simple CPU accounting controller 
        [*] Perf controller  
      [*] Automatic process group scheduling

Utilisation des CGroups

Les CGroups sont disponible en espace utilisateur. Pour cela il suffit de les monter dans l’arborescence du rootfs.

mount -t tmpfs none /sys/fs/cgroup
mkdir /sys/fs/cgroup/set
mount -t cgroup -o memory,cpu,cpuset cgroups /sys/fs/cgroup/set

L’option -o permet de choisir les sous-systèmes que l’on souhaite exporter. Si aucune option n’est spécifiée, l’ensemble des sous-systèmes sont visibles.

Ensuite il suffit de créer la hiérarchie souhaitée, de configurer les ressources allouées à ces différents groupes de contrôle et de placer les différents processus dans cette hiérarchie.

Exemple pour un programme

mkdir /sys/fs/cgroup/set/program

echo "2-3" > /sys/fs/cgroup/set/program/cpuset.cpus
echo "0" > /sys/fs/cgroup/set/program/cpuset.mems

echo "20M" > /sys/fs/cgroup/set/program/memory.limit_in_bytes

echo PID(high-program) > /sys/fs/cgroup/set/program/tasks