系统技术非业余研究

随着包括存储设备在内服务器的能力越来越高，特别是用上了PCIe存储卡后，IOPS能力通常有10几万，马上过剩。在这种情况下，一台服务器可以干很多事情，在上面跑很多服务。那么如何保证系统的服务质量是个很重要的事情了。

我们在下来的的项目中倾向于用cgroup来做资源的隔离和限制，原因是cgroup的开销很小，而且很易用。cgroup 可以参考这里

我们特别关心cgroup的blkio子模块，他有2种限制模式:
1. throttle，限制每个进程能使用的IOPS或者吞吐量。
2. weight，现在每个进程能使用的IOPS的能力的比例，必须通过CFQ调度器来实现。
文档和具体的参数可以看上面提到的cgroup文档。

要使用blkio的weight限制需要注意几个事情：
1. 必须走directio, 如果buffered io因为最终写IO的进程不是发起IO的进程，结果会有很大的偏差。
2. 调度器必须是CFQ。
3. 测试工具必须支持cgroup的相关限制。
4. 最好是随机的IO。

新版本的支持cgroup的fio可以在这里下载 git clone git://git.kernel.dk/fio.git， 更多参看这里。

man fio下可以看看cgroup相关的文档:

cgroup=str
Add job to this control group. If it doesn’t exist, it will be created. The system must have a mounted cgroup blkio mount
point for this to work. If your system doesn’t have it mounted, you can do so with:

# mount -t cgroup -o blkio none /cgroup

cgroup_weight=int
Set the weight of the cgroup to this value. See the documentation that comes with the kernel, allowed values are in the
range of 100..1000.

cgroup_nodelete=bool
Normally fio will delete the cgroups it has created after the job completion. To override this behavior and to leave
cgroups around after the job completion, set cgroup_nodelete=1. This can be useful if one wants to inspect various cgroup
files after job completion. Default: false

这里只是粗粗演示下如何用fio按照比例来限制进程使用的IO, 我们来构造下场景：

我们在创建2个1g大小的文件，进行随机的混合读写，一个给500的比例，一个给100的比例，总的比例是1000。那么理论上可以看到A进程可以得到多于B进程5倍的IO能力。

操作如下：

$ cat test.fio
[global]
bs=4k
ioengine=libaio
iodepth=32
direct=1
rw=randrw
rwmixread=90
time_based
runtime=180
cgroup_nodelete=1

[test1]
filename=test1.dat
size=1G
cgroup_weight=500
cgroup=test1

[test2]
filename=test2.dat
size=1G
cgroup_weight=100
cgroup=test2

$ cat /sys/block/sda/queue/scheduler 
noop deadline [cfq] 

$ sudo fio test.fio
test1: (g=0): rw=randrw, bs=4K-4K/4K-4K, ioengine=libaio, iodepth=32
test2: (g=0): rw=randrw, bs=4K-4K/4K-4K, ioengine=libaio, iodepth=32
fio 2.0
Starting 2 processes
Jobs: 2 (f=2): [mm] [5.5% done] [618K/90K /s] [151 /22  iops] [eta 02m:51s]
...

我们从另外一个终端可以看到IO能力的分配情况：

$ sudo lssubsys -am
cpuset
net_cls
perf_event
cpu /sys/fs/cgroup/cpu
cpuacct /sys/fs/cgroup/cpuacct
memory /sys/fs/cgroup/memory
devices /sys/fs/cgroup/devices
freezer /sys/fs/cgroup/freezer
blkio /sys/fs/cgroup/blkio
$ pgrep -x fio
3837
3839
3840
$ cat /sys/fs/cgroup/blkio/test1/tasks
3839
$ cat /sys/fs/cgroup/blkio/test2/tasks
3840
$ sudo iotop

差不多是5:1的比例，符合预期。

我们在使用的时候会担心kernel的稳定性，所以用fio能够大压力，长时间的来测试cgroup模块的可靠性，收集数据作为应用的参考。

祝玩得开心！