使用 nice、cpulimit 和 cgroups 限制 cpu 占用率

Linux内核是一名了不起的马戏表演者,它在进程和系统资源间小心地玩着杂耍,并保持系统的能够正常运转。 同时,内核也很公正:它将资源公平地分配给各个进程。

但是,如果你需要给一个重要进程提高优先级时,该怎么做呢? 或者是,如何降低一个进程的优先级? 又或者,如何限制一组进程所使用的资源呢?

答案是需要由用户来为内核指定进程的优先级

大部分进程启动时的优先级是相同的,因此Linux内核会公平地进行调度。 如果想让一个CPU密集型的进程运行在较低优先级,那么你就得事先配置好调度器。

下面介绍3种控制进程运行时间的方法:

使用 nice 命令手动降低任务的优先级。

使用 cpulimit 命令不断的暂停进程,以控制进程所占用处理能力不超过特定限制。

使用linux内建的control groups(控制组)功能,它提供了限制进程资源消耗的机制。

我们来看一下这3个工具的工作原理和各自的优缺点。

模拟高cpu占用率

在分析这3种技术前,我们要先安装一个工具来模拟高CPU占用率的场景。我们会用到CentOS作为测试系统,并使用Mathomatic toolkit中的质数生成器来模拟CPU负载。

很不幸,在CentOS上这个工具没有预编译好的版本,所以必须要从源码进行安装。先从 这个链接下载源码包并解压。然后进入 mathomatic-16.0.5/primes 文件夹,运行 makesudo make install 进行编译和安装。这样,就把 matho-primes 程序安装到了 /usr/local/bin 目录中。

接下来,通过命令行运行:

/usr/local/bin/matho-primes 09999999999>/dev/null&

程序运行后,将输出从0到9999999999之间的质数。因为我们并不需要这些输出结果,直接将输出重定向到/dev/null就好。

现在,使用top命令就可以看到matho-primes进程榨干了你所有的cpu资源。

使用 nice、cpulimit 和 cgroups 限制 cpu 占用率

好了,接下来(按q键)退出 top 并杀掉 matho-primes 进程(使用 fg 命令将进程切换到前台,再按 CTRL+C)

nice命令

下来介绍一下nice命令的使用方法,nice命令可以修改进程的优先级,这样就可以让进程运行得不那么频繁。 这个功能在运行cpu密集型的后台进程或批处理作业时尤为有用。 nice值的取值范围是[-20,19],-20表示最高优先级,而19表示最低优先级。 Linux进程的默认nice值为0。使用nice命令(不带任何参数时)可以将进程的nice值设置为10。这样调度器就会将此进程视为较低优先级的进程,从而减少cpu资源的分配。

下面来看一个例子,我们同时运行两个 matho-primes 进程,一个使用nice命令来启动运行,而另一个正常启动运行:

nice matho-primes 09999999999>/dev/null&

matho-primes 09999999999>/dev/null&

再运行top命令。

使用 nice、cpulimit 和 cgroups 限制 cpu 占用率

看到没,正常运行的进程(nice值为0)获得了更多的cpu运行时间,相反的,用nice命令运行的进程占用的cpu时间会较少(nice值为10)。

在实际使用中,如果你要运行一个CPU密集型的程序,那么最好用nice命令来启动它,这样就可以保证其他进程获得更高的优先级。 也就是说,即使你的服务器或者台式机在重载的情况下,也可以快速响应。

nice 还有一个关联命令叫做 renice,它可以在运行时调整进程的 nice 值。使用 renice 命令时,要先找出进程的 PID。下面是一个例子:

renice +101234

其中,1234是进程的 PID。

测试完 nicerenice 命令后,记得要将 matho-primes 进程全部杀掉。

cpulimit命令

接下来介绍 cpulimit 命令的用法。 cpulimit 命令的工作原理是为进程预设一个 cpu 占用率门限,并实时监控进程是否超出此门限,若超出则让该进程暂停运行一段时间。cpulimit 使用 SIGSTOP 和 SIGCONT 这两个信号来控制进程。它不会修改进程的 nice 值,而是通过监控进程的 cpu 占用率来做出动态调整。

cpulimit 的优势是可以控制进程的cpu使用率的上限值。但与 nice 相比也有缺点,那就是即使 cpu 是空闲的,进程也不能完全使用整个 cpu 资源。

在 CentOS 上,可以用下面的方法来安装它:

wget -O cpulimit.zip https://github.com/opsengine/cpulimit/archive/master.zip

unzip cpulimit.zip

cd cpulimit-master

make

sudo cp src/cpulimit /usr/bin

上面的命令行,会先从从 GitHub 上将源码下载到本地,然后再解压、编译、并安装到 /usr/bin 目录下。

cpulimit 的使用方式和 nice 命令类似,但是需要用户使用 -l 选项显式地定义进程的 cpu 使用率上限值。举例说明:

内容版权声明:除非注明,否则皆为本站原创文章。

转载注明出处:https://www.heiqu.com/16877.html