从Cgroups精准调控到LXC容器全流程操作：用pidstat/stress测试Cgroups限流，手把手玩转Ubuntu LXC容器全流程

发布于：2025-08-29 ⋅ 阅读:(17) ⋅ 点赞:(0)

本篇摘要

本文围绕Linux资源管理与容器技术展开，通过pidstat监控、stress压测演示Cgroups对CPU/内存的精准控制，并实战Ubuntu 22.04下LXC容器的创建、隔离及销毁，验证资源限制与轻量级虚拟化能力。

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本篇主题： Docker之cgroups+lxc操作详解

制作日期： 2025.08.28

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一. Cgroups资源控制

pidstat与stress

pidstat

  1. 所属工具集：是 sysstat 工具集的一部分。
  2. 功能：监控全部或指定进程的 CPU、内存、线程、设备 IO 等系统资源占用情况。首次采样显示自系统启动以来的统计，后续采样显示自上次命令以来的统计，可指定采样次数和时间。
  3. 语法：pidstat [选项] [时间间隔] [次数]
  4. 常用参数：
    • -u：默认参数，显示各进程的 CPU 使用统计。
    • -r：显示各进程的内存使用统计。
    • -d：显示各进程的 IO 使用情况。
    • -p：指定进程号，ALL 表示所有进程。
    • -C：指定命令。
    • -l：显示命令名和参数。
  5. 安装（Ubuntu）：卸载命令为 apt remove sysstat -y，安装命令为 apt install sysstat -y。

stress

  1. 功能：Linux 的压力测试工具，可对 CPU、Memory、IO、磁盘进行压力测试。
  2. 语法：stress [OPTION [ARG]]
  3. 常用参数：
    • -c, --cpu N：产生 N 个进程，每个进程循环调用 sqrt 函数产生 CPU 压力。
    • -i, --io N：产生 N 个进程，每个进程循环调用 sync 将内存缓冲区内容写到磁盘上产生 IO 压力，SSD 磁盘环境可能因大量调用 sync 导致 sys 升高但 iowait 为 0。
    • -m, --vm N：产生 N 个进程，每个进程循环调用 malloc/free 函数分配和释放内存。
    • --vm-bytes B：指定分配内存的大小。
    • --vm-keep：一直占用内存，区别于不断释放和重新分配。
    • -d, --hdd N：产生 N 个不断执行 write 和 unlink 函数的进程（创建文件，写入内容，删除文件）。
    • --hdd-bytes B：指定文件大小。
    • -t, --timeout N：在 N 秒后结束程序。
    • -q, --quiet：程序运行过程中不输出信息。
  4. 安装：
    • Ubuntu：卸载命令为 apt remove stress -y，安装命令为 apt install stress -y。

下面来简单测试下：

测试stress对用户cpu模拟产生压力：

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测试stress对内核cpu模拟产生压力：

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测试stress对写入文件产生压力：

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其他测试就不过多演示了。

cgroups

相当于进行资源控制的。

查看支持版本：
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  • 支持两个版本！

查看cgroups系统：

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通过挂载信息找到不同方位控制组存储位置：

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查看对shell的cpu的控制信息：

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使用cgroups进行对内存的控制

查看相关内容挂载信息：

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进入关于内存的挂载位置：

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在对应目录里面创建目录，让它受到cgroup控制，发现被初始化好了：

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查看最大内存使用限制：

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这里改成 20M：

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然后进行对内存的压力测试（写50M）及监测：

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  • 发现正常。

但是如果把对应的pid放入到cgroup限制的里面，它就只能被限制使用20M，然后对应的stress对应的12817进程就会被杀死。

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  • 符合预期。

总结下：这里对应cgroups有个专门控制内存的文件夹，然后进去后，只要在这里面创建目录，就会自动被初始化一些配置信息，然后这里可以对内存进行限制，然后只需要把对应pid写入对应tasks里面，然后这个进程运行就会收到cgroup里面配置信息的限制了！

使用cgroups进行对用户级cpu的控制

首先我们让stress不停的进行计算的压力测试（在用户cpu内），然后一开始会看到cpu被打满，之后让这个stress进程被它管理起来，然后把对应的cpu利用上线搞到20%，观察pidstat检测情况：

先查找一样cpu组的位置：
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  1. 计算公式：CPU 使用率 = cfs_quota_us / cfs_period_us
  2. cfs_period_us：表示一个 CPU 带宽，单位为微秒，默认值 100000（即 100ms，对应系统总 CPU 带宽）。
  3. cfs_quota_us：表示 Cgroup 可使用的 CPU 带宽，单位为微秒。值为 -1 时不限制 CPU；最小值 1ms（1000），最大值 1s（100000）。
  4. 设置示例：将 cfs_quota_us 设为 30000（即 30ms），理论上可限制对应进程的 CPU 使用率为 30%（30000 / 100000 = 30%）。

这里发现这里面控制的进程对cpu利用可以满，创建对应测试目录进入。

启动对应的压力测试+监测：

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  • 监测对应的stress名字的进程，每1秒打一次，200000000次。

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  • 进行1个进程计算来对用户cpu进行压力测试。

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  • 把对应的cgroup组可用cpu限制在20%。

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  • 进行添加对应进程。

最后观察监测情况：

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  • 发现符合预期。

二.LXC容器

  1. LXC是什么：
    LXC（LinuX Containers）即Linux容器，属于操作系统层虚拟化技术，是Linux内核容器功能的用户空间接口。它把应用软件系统打包成“容器”，容器内包含应用代码、所需操作系统核心与库；借助统一名字空间和共享API分配硬件资源，为应用打造独立沙箱运行环境，让Linux用户能便捷创建、管理系统或应用容器。

  2. LXC的特点与局限：

    • 它是早期简化容器技术使用的方案，用简易工具和模板降低了容器技术使用门槛。
    • 但和“直接通过内核调用来用容器技术”比，复杂度没降太多——得学习LXC命令工具，且内核创建依赖命令，批量操作做数据迁移不方便；隔离性也不如虚拟机强。

  3. 与Docker的关系：

    LXC存在局限后，Docker出现。某种程度上，Docker可看作LXC的增强版，弥补了LXC在易用性、隔离性等方面的不足，推动容器技术进一步普及和发展。

简单来说，LXC是Linux下较早的容器化技术，简化了容器使用但也存在操作门槛与隔离性短板，后续Docker在其基础上做了诸多优化增强，成为更流行的容器解决方案之一。

如图：

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LXC指令

1. 检查与准备

  • lxc-checkconfig：检查系统环境是否能满足容器运行要求。

2. 容器生命周期管理

  • lxc-create：创建新的LXC容器，需指定容器名称与使用的模板。
  • lxc-start：启动指定的LXC容器（示例中用了 -d 后台启动）。
  • lxc-stop：停止正在运行的LXC容器。
  • lxc-destroy：删除已停止的LXC容器。

3. 容器信息查看与交互

  • lxc-ls：列出当前系统中所有LXC容器（可加 -f 打印更详细信息）。
  • lxc-info：查看某一个LXC容器的详细信息。
  • lxc-attach：进入容器内部并执行指定命令（也可直接进入交互式Shell）。

基于linux的ubuntu22.04进行简单的容器生成测试

1.首先安装LXC：

这段内容主要是关于在Ubuntu系统上安装LXC（Linux Containers）的步骤，分为卸载已有LXC和全新安装LXC两部分，最后还提到了CentOS安装（但内容未展示完）。下面是简单概括：

Ubuntu 安装前的卸载（若有旧版LXC）

如果要卸载旧版LXC，按以下步骤清理：

  1. 检查并停止容器：

    • 用 systemctl status lxc 查看LXC服务状态。
    • 用 lxc-stop -n xxx 停止指定容器（xxx 是容器名）；也可先用 lxc-ls -f 遍历所有容器再批量停止。
    • 用 lxc-destroy -n xxx 删除已停止的容器。

  2. 卸载LXC软件包：
    执行 apt-get purge --auto-remove lxc lxc-templates 彻底卸载LXC及模板。

  3. 验证卸载：
    再次执行 systemctl status lxc，确认服务已不存在，说明卸载完成。

Ubuntu 全新安装LXC（无旧版时）

若系统没装过LXC，直接执行安装：

  1. 安装必要软件包：
    运行 apt install lxc lxc-templates bridge-utils -y，一次性装好LXC主程序、配置模板、网桥工具。

  2. 检查服务状态：
    执行 systemctl status lxc，确认LXC服务正常运行。

2.检查对状态以及是否存在容器：

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  • 发现不存在。

3.下面进行LXC容器创建：

lxc-create -t ubuntu --name host1 -- -r xenial -a amd64

解释下：

参数/部分 含义
lxc-create LXC 的核心命令，用于创建新容器。
-t ubuntu 指定使用 Ubuntu 模板 来创建容器（即基于 Ubuntu 系统镜像生成容器）。
这里的 ubuntu 是 LXC 预置的模板名称，代表官方提供的 Ubuntu 安装模板。
--name host1 设置容器的名称为 host1（后续通过该名称管理容器，如启动、停止等）。
-- 分隔符，用于区分 lxc-create 的通用参数和 模板特有的参数（后面 -r 和 -a 是 Ubuntu 模板专用的）。
-r xenial 指定容器的 Ubuntu 版本为 xenial（即 Ubuntu 16.04 LTS）。
-r 是模板参数，代表 release（发行版版本）。
-a amd64 指定容器的 系统架构为 amd64（即常见的 64 位 x86 架构，适用于大多数现代电脑）。
-a 是模板参数，代表 architecture（架构）。

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  • 成功并返回对应的用户名及密码。

4.检查相关信息：

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  • 没有运行，其他正常。

5.启动容器，换个机器进行ssh连接对应容器：

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6.测试下功能：

新机器：

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宿主机：

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  • 这里发现明显不一样，说明对应的容器已经与外界隔离了。

7.宿主机进入容器内部执行：

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8.停止运行容器+释放：

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  • 成功销毁！

三.本篇小结

我通过实战掌握了用pidstat和stress测试Cgroups资源控制，限制CPU和内存；并在Ubuntu上实操LXC容器创建与管理，验证了其隔离性，理解了容器化技术的核心原理与基础操作。

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