在Linux系统中，容器化技术依赖于命名空间（Namespace）和控制组（Cgroups）这两个核心概念。Cgroups技术能够帮助我们限制容器所使用的资源，包括CPU、内存、存储和网络等。在本文中，我们将探讨如何利用Cgroups技术，针对Kubernetes平台上的容器，来限制CPU的使用量。
Kubernetes中的CPU资源配置
在Kubernetes中，Pod的配置中可以指定容器的CPU资源请求（Request）和限制（Limit）。这些参数通过CPU Cgroup的配置来控制容器实际使用的CPU资源。
例如，一个Pod的配置可能如下所示：
apiVersion: v1kind: Podmetadata: name: frontendspec: containers: - name: app image: images.my-company.example/app:v4 env: resources: requests: memory: "64Mi" cpu: "1" limits: memory: "128Mi" cpu: "2"…
这里，“请求CPU”（Request CPU）确保容器在资源紧张时能获得所需的最小资源量，而“限制CPU”（Limit CPU）则限制容器可以使用的最大资源量，防止其占用过多资源。
CPU使用量和Cgroup参数
要理解如何限制容器的CPU使用量，我们需要先了解Linux中的CPU使用量是如何分类的。通常，我们可以通过top命令来查看系统的CPU使用情况，其中包括用户空间（us）和系统空间（sy）的使用量。
在CPU Cgroup中，有几个关键参数：
cpu.cfs_quota_us：控制组在CFS调度算法的一个调度周期内允许运行的时间。
cpu.cfs_period_us：CFS调度算法的调度周期，默认为100,000微秒（即100毫秒）。
cpu.shares：控制组之间的CPU资源分配比例，默认值通常是1024。
实际操作：设置容器的CPU限制
让我们通过一个实际的例子来说明如何设置容器的CPU限制。假设我们启动了一个名为threads-cpu的程序，它消耗2个CPU（200%），我们可以将它的进程ID（PID）添加到特定的Cgroup中，并设置相应的CPU限制：
./threads-cpu/threads-cpu 2 & echo $! > /sys/fs/cgroup/cpu/group2/group3/cgroup.procsecho 150000 > /sys/fs/cgroup/cpu/group2/group3/cpu.cfs_quota_usecho 1024 > /sys/fs/cgroup/cpu/group2/group3/cpu.shares
深入理解CPU Cgroup参数
cpu.cfs_quota_us和cpu.cfs_period_us共同决定了每个控制组中所有进程可用的最大CPU资源。cpu.shares则决定了CPU Cgroup子系统中每个控制组可用的CPU资源的相对比例。这一比例只有在系统上的所有CPU都被充分利用时才会生效。
示例解释
假设我们有一个程序threads-cpu，它消耗了2个CPU的资源。我们可以通过添加该程序的PID到特定的Cgroup，并设置cpu.cfs_quota_us为150000微秒，cpu.shares为1024，来限制该程序的CPU使用量。修改后，再次运行top命令，我们可以看到threads-cpu进程的CPU使用量降低到了150%。
此外，cpu.shares参数在不同控制组之间的CPU资源分配比例中起作用。例如，如果一个控制组的cpu.shares设置为1024，而另一个控制组设置为3072，这意味着它们之间的比例为1:3。在一台有4个CPU的机器上，当两个控制组都需要4个CPU时，实际分配的CPU资源将按照这个比例进行。
总结
通过理解Linux中的CPU使用量分类和Cgroup的关键参数，我们可以有效地限制容器的CPU使用量。在Kubernetes中，通过合理配置Pod的CPU请求和限制，我们能够确保容器在不同负载下的稳定运行，并提高整个集群的资源利用率。
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