带你了解Docker/K8S基石：Linux Cgroups
- 2025-12-05 02:09:53
带你了解Docker/K8S基石：Linux Cgroups
容器技术（Docker, K8s）赖以生存的基石——Linux Cgroups (Control Groups)。
很多同学会用 Docker 限制 CPU 和内存，但它底层是怎么实现的？为什么有时候限制了还是会 OOM？理解 Cgroups原理，是进行性能调优和故障排查的关键一步。
今天把复杂的内核原理，画成了 6 张图，带你快速看懂。
P1：Cgroups是Linux内核提供的一种机制，用于限制、记录和隔离进程组所使用的资源（CPU、内存、I/O 等）。没有它，就没有现在的容器时代。
P2：为什么需要它？解决“吵闹的邻居”。 想象一下，一台服务器上跑着多个应用。如果没有隔离，一个写的烂的 Java 应用可能会吃光所有内存，导致其他核心服务被卡死。这就是经典的“吵闹邻居”问题。Cgroups 就是为了把它们隔离互不影响。
P3： 核心原理-统一层级结构 (V2)。（1）Cgroup V2#采用了一个统一的树状层级结构。（2）系统中的所有进程都像果实一样，挂在这个树的某个节点（Cgroup）上。（3）父节点的限制会影响子节点。（3）当我们创建一个 Docker 容器时，实际上就是在树上切分出了一个新的子节点，把容器里的进程都扔进去。
P4：如何限制？-控制器 (Controllers)。 光有层级还不够，还需要“打手”来执行限制。（1）这些打手就是 Controllers（控制器），比如 CPU 控制器、内存控制器、I/O 控制器。（2）我们可以按需在某个 Cgroup 节点上开启特定的控制器，然后设置具体的数值（例如：内存最多用 500MB）。
P5：操作接口-一切皆文件 (cgroupfs) 。Linux 的哲学：一切皆文件。Cgroups 也不例外。（1）它在系统里表现为一个特殊的文件系统，通常挂载在 /sys/fs/cgroup。（2）创建一个 Cgroup 就是 mkdir 一个目录。（2）限制资源就是往目录里的特定文件（如 memory.max）里写数字。
P6：演进总结 - V1 vs V2 。现在主流的系统和 K8s 都已经默认使用 Cgroup V2 了。（1）V1 ：每个控制器都有自己独立的层级树，结构混乱，容易冲突，管理复杂。（2）V2 ： 统一层级，更清晰，支持无 root 容器等现代特性，是未来的标准。
#后端开发 #linux #容器 #云原生
很多同学会用 Docker 限制 CPU 和内存，但它底层是怎么实现的？为什么有时候限制了还是会 OOM？理解 Cgroups原理，是进行性能调优和故障排查的关键一步。
今天把复杂的内核原理，画成了 6 张图，带你快速看懂。
P1：Cgroups是Linux内核提供的一种机制，用于限制、记录和隔离进程组所使用的资源（CPU、内存、I/O 等）。没有它，就没有现在的容器时代。
P2：为什么需要它？解决“吵闹的邻居”。 想象一下，一台服务器上跑着多个应用。如果没有隔离，一个写的烂的 Java 应用可能会吃光所有内存，导致其他核心服务被卡死。这就是经典的“吵闹邻居”问题。Cgroups 就是为了把它们隔离互不影响。
P3： 核心原理-统一层级结构 (V2)。（1）Cgroup V2#采用了一个统一的树状层级结构。（2）系统中的所有进程都像果实一样，挂在这个树的某个节点（Cgroup）上。（3）父节点的限制会影响子节点。（3）当我们创建一个 Docker 容器时，实际上就是在树上切分出了一个新的子节点，把容器里的进程都扔进去。
P4：如何限制？-控制器 (Controllers)。 光有层级还不够，还需要“打手”来执行限制。（1）这些打手就是 Controllers（控制器），比如 CPU 控制器、内存控制器、I/O 控制器。（2）我们可以按需在某个 Cgroup 节点上开启特定的控制器，然后设置具体的数值（例如：内存最多用 500MB）。
P5：操作接口-一切皆文件 (cgroupfs) 。Linux 的哲学：一切皆文件。Cgroups 也不例外。（1）它在系统里表现为一个特殊的文件系统，通常挂载在 /sys/fs/cgroup。（2）创建一个 Cgroup 就是 mkdir 一个目录。（2）限制资源就是往目录里的特定文件（如 memory.max）里写数字。
P6：演进总结 - V1 vs V2 。现在主流的系统和 K8s 都已经默认使用 Cgroup V2 了。（1）V1 ：每个控制器都有自己独立的层级树，结构混乱，容易冲突，管理复杂。（2）V2 ： 统一层级，更清晰，支持无 root 容器等现代特性，是未来的标准。
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