管控 LXC 虛擬電腦使用 CPU 資源

大部分虛擬系統內的虛擬電腦，在虛擬電腦建立的時候，就已經設定好了虛擬電腦所有的（虛擬）硬體設定組態，例如虛擬電腦能使用多少顆 CPU（或核心）、可以使用多少記憶體，以及有多大的硬碟空間可以使用等，且虛擬電腦在實際開機的狀態下，也並不是每一套虛擬系統都有辦法動態處理（異動）硬體資源的設定值（如記憶體大小），另外，即使是關機修改（虛擬）硬體的設定，也不見得可以完全掌控（獨佔）實體硬體資源的使用權，例如，提供（設定）特定編號的 CPU 給虛擬電腦使用，這在大部分的虛擬系統上就做不到了。

在之前的介紹當中，有提到 LXC（Linux Container）有兩個系統管理工具，就是 Cgroup 與 App Armer，其可以有效的管理、控制，並隔離虛擬電腦與實體電腦的資源運用，而就運算資源來說，CPU 的資源如何有效的控制與分配，以及如何將虛擬與實體電腦的 CPU 資源完整隔離開來，以達到相互運作使用而互不干擾，對效能來說，就顯得格外重要。

檢視與線上設定可用的 CPU 資源

要了解與管控 LXC 使用的 CPU 資源，就先來了解一下目前 LXC 虛擬電腦上可用的 CPU（核心）的數量（要先啟動 LXC 虛擬電腦），開啟虛擬電腦的終端機，輸入〝top〞並按下 Enter 鍵之後，接著再按一下〝1〞，就可以看到目前虛擬電腦上可用的 CPU 核心數目：

由上圖可以明顯看到筆者測試電腦的環境中，目前有兩顆 CPU 核心，也就是〝Cpu0〞與〝Cpu1〞可以提供給虛擬電腦來使用，而這也代表實體電腦上也是使用這兩顆 CPU 核心來進行各種運算與處理。

回到實體電腦的終端機，輸入以下指令，來查看虛擬電腦所使用的 CPU 編號：

$ sudo lxc-cgroup -n myUS1204 cpuset.cpus

由查詢結果，就可以看到此兩顆 CPU 核心的編號，而核心編號是由 0 開始，那此指令除了可以查詢虛擬電腦所使用的 CPU 核心編號之外，也可以直接線上指定（限定）LXC 虛擬電腦可以使用的 CPU 核心，指令如下：

$ sudo lxc-cgroup -n myUS1204 cpuset.cpus “1”

不過，此指令輸入完成，按下 Enter 鍵之後，並不會有任何的訊息，可以再利用〝sudo lxc-cgroup -n myUS1204 cpuset.cpus〞的指令，來查看設定之後，LXC 虛擬電腦所使用的 CPU 編號為何：

由系統回應的訊息，就可以清楚知道 LXC 虛擬電腦目前被指定（限定）使用編號為〝1〞的 CPU 核心，不過，如果這時在虛擬電腦的終端機內，使用〝top〞的指令（之後還要輸入〝1〞），卻還是會看到兩顆 CPU 在運作，而這並不是剛剛設定的指令沒有套用，而是因為就 LXC 虛擬電腦來說，大部分實體電腦的資源都可以看到，並不會因為做了某些設定，就看不到這些資源，差別只在於有沒有權限可以使用，所以，就上述的狀況來說，即使我們限定 LXC 虛擬電腦對於 CPU 運算資源的使用，卻無法利用一般的方式來檢測資源的使用是否真的收到限制，而至於怎樣檢測，等一下會有說明的。

利用組態檔來設定 CPU 資源的使用

利用指令直接線上指定（限定）CPU 核心資源的方式，雖然可以馬上針對實際狀況調整 CPU 資源的分配，但是只要系統重新開機，所有的設定值就會回覆原狀，因此，若是有長期或永久設定的需求，就需要透過 LXC 虛擬電腦的設定組態檔來進行 CPU 核心資源的設定。

先將 LXC 虛擬電腦關機之後，在實體電腦的終端機上，利用任一編輯器直接開啟 LXC 虛擬電腦的設定檔：

$ sudo vim /var/lib/lxc/myUS1204/config

檔案開啟之後，直接在檔案的最後面加入〝lxc.cgroup.cpuset.cpus = 0〞（這邊限定 LXC 虛擬電腦使用編號為 0 的 CPU 核心），如下圖：

設定值輸入完成之後，將設定檔存檔後關閉，再啟動 LXC 虛擬電腦，接著回到實體電腦的終端機，輸入以下指令來確認 LXC 虛擬電腦 CPU 資源的使用狀況：

$ sudo lxc-cgroup -n myUS1204 cpuset.cpus

檢測 LXC 虛擬電腦 CPU 資源的使用狀況

前面提到無法使用〝top〞的指令來檢測 CPU 資源設定異動後的使用狀況，若是要確實了解 LXC 虛擬電腦 CPU 資源異動的狀態，則需要透過以下兩個步驟：

營造 CPU 使用的狀態
利用 mpstat 查看 CPU 資源的使用狀況

而要營造 CPU 使用的狀態，最直接的方式，就是執行一個類似無窮迴圈的程式，在 LXC 虛擬電腦的終端機利用任一編輯器開啟新檔，檔名可以自定，只要附檔名設定為〝.sh〞即可，而這邊將程式名稱定為〝counter.sh〞：

$ vim counter.sh

檔案開啟之後，輸入以下內容：

#!/bin/bash
c=0; echo "" >/tmp/counter
while [ true ]
do
echo "$c" >> /tmp/counter
let "c=$c+1"
done

輸入完成，存檔後就可以退出，接著利用以下指令，來賦予檔案可以執行的權限：

$ chmod +x counter.sh

程式轉寫與設定完成之後，不要馬上執行，還要先安裝一個套件來相互配合，才能達到檢測 CPU 資源運作的目的，利用以下指令，就可以安裝所需的套件，記住，是安裝在 LXC 虛擬電腦內喔：

$ sudo apt-get install sysstat

接著系統會詢問是否要安裝套件，確認無誤之後，輸入〝y〞後，再按下 Enter 鍵即可：

上圖內的相依性套件，會因為電腦系統內的狀況不同而有所差異，只要確認〝sysstat〞套件有安裝到即可。

sysstat 套件安裝完成之後，接著執行剛剛撰寫的程式（counter.sh），並連續執行三次：

$ ./counter.sh

程式執行之後（三次），再利用以下指令，就可以看到 CPU 核心執行的狀況：

$ mpstat -P ALL 2

上圖就是 CPU 核心執行的狀況，在圖中可以明顯看到不同編號 CPU 核心的執行狀況（%usr），而由於我們剛剛執行了三個程式，所以可以清楚發現到每一顆 CPU 核心的運算資源都有在使用。

接下來就要來測試 LXC 虛擬系統是否真的能夠限制虛擬電腦對於 CPU 核心運算資源的使用，在實體電腦的終端機內輸入以下指令，來限制 LXC 虛擬電腦使用特定編號的 CPU 核心（這邊限制 LXC 虛擬電腦使用 Cpu1）：

$ sudo lxc-cgroup -n myUS1204 cpuset.cpus “1”

設定完成之後，利用指令確認 LXC 虛擬電腦是否已被限制使用特定編號的 CPU 核心：

$ sudo lxc-cgroup -n myUS1204 cpuset.cpus

CPU 資源限制完成，一樣利用〝mpstat -P ALL 2〞的指令來查看 CPU 核心運算資源的使用狀況：

由指令輸出的結果，就可以明顯看到編號為 0 的 CPU 核心資源的使用量一直下降，表示 LXC 虛擬電腦現在只有在使用 Cpu1 的運算資源，成功的讓 LXC 虛擬電腦限制使用特定編號的 CPU 核心。

然而，可能有人會疑惑，為何 Cpu0 的使用量（%usr）不會是 0 呢？ LXC 虛擬電腦不是沒有在使用嗎？Cpu0 的使用量當然不會是 0，因為 LXC 虛擬電腦沒有在使用，並不代表實體電腦就不會使用到 Cpu0 的運算資源，也因此，會看到 Cpu0 有在使用，是正常的，只是因為沒有被 LXC 虛擬電腦所使用，因此使用量會大幅下降。

以上就是 LXC 管控虛擬電腦使用 CPU 資源的方式，方便我們可以更有效率的使用 CPU 的運算資源，而不會受到初始虛擬電腦設定值的影響。