cgroups管理进程磁盘io

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转载最新推荐文章于 2026-08-23 09:29:14 发布 2.6k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

【访问控制】cgroup限制磁盘读写 blkio是cgroup中的一个子系统，可以用于限制及监控磁盘读写io blkio控制子系统可以限制进程读写的 IOPS 和吞吐量，但它只能对 Direct I/O 的文件读写进行限速，对 Buffered I/O 的文件读写无法限制 Buffered I/O 指会经过 PageCache 然后再写入到存储设备中。这里面的 Buffered 的含义跟内存中 buffer cache 不同，这里的 Buffered 含义相当于内存中的buffer cache+page cache。阅读详情

linux 的 cgroups 还可以限制和监控进程的磁盘 io。这个功能通过 blkio 子系统实现。

blkio 子系统里东西很多。不过大部分都是只读的状态报告，可写的参数就只有下面这几个：

复制代码代码如下:
blkio.throttle.read_bps_device
blkio.throttle.read_iops_device
blkio.throttle.write_bps_device
blkio.throttle.write_iops_device
blkio.weight
blkio.weight_device

这些都是用来控制进程的磁盘 io 的。很明显地分成两类，其中带“throttle”的，顾名思义就是节流阀，将流量限制在某个值下。而“weight”就是分配 io 的权重。

“throttle”的那四个参数看名字就知道是做什么用的。拿 blkio.throttle.read_bps_device 来限制每秒能读取的字节数。先跑点 io 出来

复制代码代码如下:
dd if=/dev/sda of=/dev/null &
[1] 2750
用 iotop 看看目前的 io

复制代码代码如下:
TID PRIO USER DISK READ DISK WRITE SWAPIN IO> COMMAND
2750 be/4 root 66.76 M/s 0.00 B/s 0.00 % 68.53 % dd if=/dev/sda of=/dev/null
...

然后修改一下资源限制，把进程加入控制组

复制代码代码如下:
echo '8:0 1048576' >/sys/fs/cgroup/blkio/foo/blkio.throttle.read_bps_device
echo 2750 >/sys/fs/cgroup/blkio/foo/tasks
这里的 8:0 就是对应块设备的主设备号和副设备号。可以通过 ls -l 设备文件名查看。如

复制代码代码如下:
# ls -l /dev/sda
brw-rw----. 1 root disk 8, 0 Oct 24 11:27 /dev/sda
这里的 8, 0 就是对应的设备号。所以，cgroups 可以对不同的设备做不同的限制。然后来看看效果

复制代码代码如下:
TID PRIO USER DISK READ DISK WRITE SWAPIN IO> COMMAND
2750 be/4 root 989.17 K/s 0.00 B/s 0.00 % 96.22 % dd if=/dev/sda of=/dev/null
...

可见，进程的每秒读取立马就降到了 1MB 左右。要解除限制，写入如 “8:0 0” 到文件中即可

不过需要注意的是，这种方式对小于采样间隔里产生的大量 io 是没用的。比如，就算在 1s 内产生一个每秒写入 100M 的峰值，也不会因此被限制掉。

再看看 blkio.weight 。blkio 的 throttle 和 weight 方式和 cpu 子系统的 quota 和 shares 有点像，都是一种是绝对限制，另一种是相对限制，并且在不繁忙的时候可以充分利用资源，权重值的范围在 10 – 1000 之间。

测试权重方式要麻烦一点。因为不是绝对限制，所以会受到文件系统缓存的影响。如在虚拟机中测试，要关闭虚机如我用的 VirtualBox 在宿主机上的缓存。如要测试读 io 的效果，先生成两个几个 G 的大文件 /tmp/file_1，/tmp/file_2 ，可以用 dd 搞。然后设置两个权重

复制代码代码如下:
# echo 500 >/sys/fs/cgroup/blkio/foo/blkio.weight
# echo 100 >/sys/fs/cgroup/blkio/bar/blkio.weight
测试前清空文件系统缓存，以免干扰测试结果

复制代码代码如下:
sync
echo 3 >/proc/sys/vm/drop_caches
在这两个控制组中用 dd 产生 io 测试效果。

复制代码代码如下:
# cgexec -g "blkio:foo" dd if=/tmp/file_1 of=/dev/null &
[1] 1838
# cgexec -g "blkio:bar" dd if=/tmp/file_2 of=/dev/null &
[2] 1839

还是用 iotop 看看效果

复制代码代码如下:
TID PRIO USER DISK READ DISK WRITE SWAPIN IO> COMMAND
1839 be/4 root 48.14 M/s 0.00 B/s 0.00 % 99.21 % dd if=/tmp/file_2 of=/dev/null
1838 be/4 root 223.59 M/s 0.00 B/s 0.00 % 16.44 % dd if=/tmp/file_1 of=/dev/null

参数说明

可设置的参数：

blkio.weight
说明：指定 cgroup 默认可用 IO 的比例（加权），值的范围为 100 至 1000。该值可由具体设备的 blkio.weight_device 参数覆盖。
示例：设置 cgroup lv0 的默认加权为 500： cgset -r blkio.weight=100 lv0
blkio.weight_device
说明：指定 cgroup 中指定设备的可用 IO 比例（加权），范围是 100 至 1000。该值的的格式为 major:minor weight ，其中 major 和 minor 参考文档 Linux 分配的设备。
示例：设置 cgroup lv0 对 /dev/sda 的加权为 500： cgset -r blkio.weight_device="8:0 500" lv0
blkio.throttle.read_bps_device / blkio.throttle.write_bps_device
说明：指定 cgroup 中某设备每秒钟读/写数据的字节上限。其格式为 major:minor bytes_per_second。
示例：设置 cgroup lv0 在 /dev/sdc 上每秒最多读 10KiB 数据： cgset -r blkio.throttle.read_bps_device="8:32 10240" lv0
blkio.throttle.read_iops_device / blkio.throttle.write_iops_device
说明：指定 cgroup 中某设备每秒钟可以执行的读/写请求数上限。其格式为major:minor operations_per_second。
示例：设置 cgroup lv0 在 /dev/sdc 上每秒最多执行 1000 次读请求： cgset -r blkio.throttle.read_iops_device="8:32 1000" lv0

报告参数：

blkio.time
报告 cgroup 对具体设备的 I/O 访问时间。条目有三个字段：major, minor 和time。time 的单位为毫秒(ms)
blkio.sectors
报告 cgroup 对具体设备的扇区读写数。条目有三个字段：major, minor 和sectors。
blkio.io_service_bytes
报告 cgroup 对具体设备的读写字节数。条目有四个字段：major, minor, operation和 bytes。其中 operation 表示操作类型，包括 read, write, sync 和 async。
blkio.io_serviced
报告 cgroup 对具体设备的 I/O 操作数。条目有四个字段：major, minor, operation和 number。
blkio.io_service_time
报告 cgroup 对具体设备的 I/O 操作请求发送和请求完成之间的时间。条目有四个字段：major, minor, operation 和 time，其中 time 的单位为纳秒(ns)。
blkio.io_wait_time
报告 cgroup 对具体设备的 I/O 操作在队列中等待的时间。条目有四个字段：major,minor, operation 和 time，其中 time 的单位为纳秒(ns)。
blkio.io_merged
报告 cgroup 将 BIOS 请求合并到 I/O 操作请求的次数。条目有两个字段：number和 operation。
blkio.io_queued
报告 cgroup 为 I/O 操作排队的请求次数。条目有两个字段：number 和 operation。
blkio.throttle.io_service_bytes
报告 cgroup 限流对具体设备的读写字节数。blkio.io_service_bytes 与blkio.throttle.io_service_bytes 的不同之处在于，CFQ 调度请求队列时，前者不会更新。条目有四个字段：major, minor, operation 和 bytes。
blkio.throttle.io_serviced
报告 cgroup 限流对具体设备的读写操作数。条目有四个字段：major, minor,operation 和 number。
blkio.reset_stats
向该文件中写入一个整数，可以重置该 cgroup 中的报告计数。

blkio子系统使用心得

查看一个设备的 major 和 minor 可以使用：ls -l /dev/DEV
例如，要查看 /dev/dm-0 的 major 和 minor：

~ ] # ls -l /dev/dm-0
brw -rw ---- 1 root disk 253 , 0 Dec 3 01:02 /dev /dm - 0

其中 253, 0 即为 /dev/dm-0 的 major, minor
blkio.throttle.* 的限制是针对整个 cgroup 组的，而不是针对组中单个进程的。
例如，当设置 lv0 blkio.throttle.write_bps_device="253:0 1048576" 时，整个 lv0 组内所有进程向 /dev/dm-0 的写入速率之和不能超过 1 MiB/秒。
经测试，对某个进程的 blkio 限制有可能影响 Cgroup 之外的进程。复现方法：
/dev/sdb + /dev/sdc 做 flashcache，设置 lv0blkio.throttle.write_bps_device="8:32 1048576" ，即限制 lv0 内的进程对 /dev/sdc 的写入速率为 1MiB/秒，然后使用 cgexec -g blkio:lv0 dd if=/dev/zero of=/data0/testfile1 bs=10240 count=100000 启动一个在 lv0 限制下的 dd 向 flashcache 写文件。dd 很快便完成，但使用 iostat 观察，发现 /dev/sdc 的写入受 cgroup 限制，只有 1MiB/秒。这时我们再直接执行一个 dd: dd if=/dev/zero of=/data0/testfile1 bs=10240 count=100000，再使用 iostat 查看磁盘 IO 状态，/dev/sdc 写入速率仍然是 1MiB/秒，也就是说后面一个 dd 虽不在 cgroup lv0 限制之内，却也受到了 lv0 限流的影响。
进程对 pagecache 的读写操作不受 blkio.throttle.* 限制。