Linux 内核中 cgroup 子系统 cpuset 是什么？
cpuset 是 Linux 内核中 cgroup（控制组） 的一个子系统，用于将一组进程（或任务）绑定到特定的 CPU 核心和 内存节点（NUMA 节点）上运行。它通过限制进程的 CPU 和内存资源的使用范围，优化系统性能（如减少缓存失效、提高 NUMA 本地性）或实现资源隔离（如容器场景）。
1. 核心功能
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CPU 绑定
将进程限制在指定的 CPU 核心（或超线程）上运行，避免跨核心的上下文切换，提高缓存利用率。 -
内存节点绑定
在 NUMA 架构中，将进程的内存分配限制在指定的 NUMA 节点，减少跨节点访问内存的延迟。 -
动态迁移控制
允许或禁止进程在绑定 CPU 核心之间迁移。
2. 关键配置参数
在 cgroup 的 cpuset 子系统中，通过以下文件配置资源范围：
| 文件 | 作用 |
|---|---|
cpuset.cpus | 指定允许使用的 CPU 核心列表（如 0-3、1,5）。 |
cpuset.mems | 指定允许使用的内存节点（NUMA 节点）列表（如 0、0-1）。 |
cpuset.cpu_exclusive | 是否独占 CPU 核心（其他 cgroup 不能使用相同的 CPU）。 |
cpuset.mem_exclusive | 是否独占内存节点（其他 cgroup 不能使用相同的内存节点）。 |
cpuset.memory_migrate | 当内存节点不可用时，是否自动迁移进程的内存到新节点。 |
cpuset.sched_load_balance | 是否允许内核在这些 CPU 上执行负载均衡（默认允许）。 |
3. 使用场景
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容器资源隔离
在 Docker、Kubernetes 等容器平台中，通过cpuset限制容器只能使用指定的 CPU 核心和内存节点，避免资源争抢。docker run --cpuset-cpus="0-3" --cpuset-mems="0" my_container -
高性能计算
将计算密集型任务绑定到专用 CPU 核心，减少上下文切换开销，提高缓存命中率。 -
NUMA 优化
在 NUMA 架构服务器中，将进程及其内存分配到同一 NUMA 节点，降低内存访问延迟。
4. 配置示例
1. 手动配置 cgroup
# 创建 cgroup
mkdir /sys/fs/cgroup/cpuset/my_group# 分配 CPU 0-3 和内存节点 0
echo 0-3 > /sys/fs/cgroup/cpuset/my_group/cpuset.cpus
echo 0 > /sys/fs/cgroup/cpuset/my_group/cpuset.mems# 禁止负载均衡（专用核心）
echo 0 > /sys/fs/cgroup/cpuset/my_group/cpuset.sched_load_balance# 将进程 PID 1234 加入该 cgroup
echo 1234 > /sys/fs/cgroup/cpuset/my_group/tasks
2. 通过 systemd 配置
在 systemd 服务文件中添加：
[Service]
CPUAffinity=0-3
AllowedCPUs=0-3
AllowedMemoryNodes=0
5. 注意事项
- 父子 cgroup 继承性：子 cgroup 的 CPU 和内存范围不能超出父 cgroup 的范围。
- 默认值：如果未设置
cpuset.mems，进程可能无法分配内存。 - 动态迁移：若允许迁移（
cpuset.memory_migrate=1），进程内存可能被迁移到新节点，但可能引入延迟。
6. cpuset vs cpu 子系统
cpuset：控制进程在哪些物理 CPU 核心和内存节点上运行。cpu：控制进程的 CPU 时间分配（通过 CFS 或实时调度策略）。
通过 cpuset，可以精细控制进程的物理资源位置，尤其适合对性能敏感或需要严格隔离的场景（如容器、虚拟化、HPC）。