cgroups

cgroups （ control groupsの略）は、リソースの使用（CPU、メモリ、ディスクI/Oなど）を制限、管理、分離するLinuxカーネルの機能です^{[ 1 ]：§}プロセスの集合の^{コントローラ}。

Googleのエンジニアは、2006 年に「プロセス コンテナ」という名前でこの機能の開発に着手しました。^{[ 2 ]} 2007 年後半には、 Linux カーネルのコンテキストで「コンテナ」という用語が複数の意味を持つことによる混乱を避けるため、名称が「コントロール グループ」に変更され、コントロール グループ機能は2008 年 1 月にリリースされたカーネル バージョン 2.6.24 でLinux カーネルのメインラインに統合されました。 ^{[ 3 ]}それ以降、開発者はカーネル自身のメモリ割り当て、^{[ 4 ]} netfilterファイアウォール、^{[ 5 ]} OOMキラー、^{[ 6 ]}およびその他多くの部分のコントローラーを追加しました。

cgroup の歴史における大きな変更点は、cgroup v2です。これは、元の cgroup (現在は「v1」と呼ばれています) にあった複数のプロセス階層の使用とスレッドの区別機能を削除しています。^{[ 1 ] : § v1 の問題と v2 の根拠}単一の統合階層に関する作業は、2014 年に、他のユーザーがまだ使用していないすべてのコントローラを保持する場所として v1 のダミー階層を再利用することから始まりました。^{[ 7 ]} cgroup v2 は Linux カーネル 4.5 (2016 年) にマージされました。^{[ 8 ]}

cgroupsには2つのバージョンがあり、システム内で共存させることができます。

• cgroups のオリジナル版は Paul Menage と Rohit Seth によって作成されました。2007 年にメインライン Linux カーネル (2.6.2) に統合されました。その後、cgroups の開発とメンテナンスはTejun Heoに引き継がれ、インターフェースを壊すことなく大幅な再設計が行われました ( §  v1 の再設計を参照)。cgroups-v2 が Linux 4.5 に登場した後、「コントロール グループ バージョン 1」(cgroup-v1) と改名されました。^{[ 9 ]}
• Tejun Heo は、v1 のさらなる再設計はインターフェースを壊さずに進めることができないことを発見しました。その結果、彼は「コントロール グループ バージョン 2」（cgroup-v2）と呼ばれる別の新しいシステムを追加しました。v1 とは異なり、cgroup v2 は単一のプロセス階層のみを持ちます (コントローラは 1 つの階層にのみ割り当てることができるため、異なる階層のプロセスは同じコントローラによって管理できません。この変更により、この問題が回避されます)。また、スレッドを区別する機能を削除し、代わりにプロセスの粒度で作業することを選択します (複雑な API につながるシステムの「悪用」を無効にします)。^{[ 1 ] : § v1 の問題と v2 の根拠}2016 年 3 月 14 日にリリースされた Linux カーネル 4.5 は、cgroup v2 をサポートする最初のバージョンです。^{[ 8 ]}

cgroupsの設計目標の一つは、単一プロセスの制御（例えばniceコマンドの使用）から、完全なオペレーティングシステムレベルの仮想化（例えばOpenVZ、Linux-VServer、LXCなどが提供するもの）まで、さまざまなユースケースに対して統一されたインターフェースを提供することです。cgroupsは以下の機能を提供します。

リソース制限

グループは、ファイルシステム キャッシュ^{[ 10 ] [ 11 ]}、I/O 帯域幅制限^{[ 12 ]} 、 CPU クォータ制限 [ 13 ]、 CPU セット制限^{[ 14 ]} 、または最大オープン ファイル数^{[ 15 ]}を含む、構成されたメモリ制限^{を超えないように設定でき}ます。

優先順位付け

^{一部のグループは、CPU使用率[ 16 ]}またはディスクI/Oスループット^{[ 17 ]}のより大きな割合を獲得する可能性があります。

会計

グループのリソース使用量を測定し、たとえば請求目的で使用される可能性がある^{[ 18 ]}

コントロール

プロセスのグループを凍結し、チェックポイントを作成して再起動する^{[ 18 ]}

コントロール グループ (cgroup と略記) は、同じ基準で束縛され、一連のパラメータまたは制限に関連付けられたプロセスの集合です。これらのグループは階層化することができ、各グループは親グループから制限を継承します。カーネルは、cgroup インターフェイスを介して複数のコントローラ (サブシステムとも呼ばれる) へのアクセスを提供します。^{[ 3 ]}たとえば、「memory」コントローラはメモリの使用を制限し、「cpuacct」は CPU の使用を記録します。

対照群は様々な方法で使用できます。

• cgroup仮想ファイルシステムに手動でアクセスすることによって。
• cgcreate、、cgexecなどのツールを使用して、その場でグループを作成および管理しますcgclassify（からlibcgroup）。
• 特定のユーザー、グループ、またはコマンドのプロセスを、設定で指定されたとおりにcgroupに自動的に移動できる「ルールエンジンデーモン」を介して。
• Docker、Firejail、LXC、^{[ 19 ]} libvirt、systemd、Open Grid Scheduler/Grid Engine、^{[ 20 ]}および開発が中止されたGoogleのlmctfyなど、cgroupsを使用する他のソフトウェアを介して間接的に。

^{Linuxカーネルのドキュメントには、コントロールグループバージョン1 [ 21 ]}とバージョン2 ^{[ 1 ]}の設定と使用に関する技術的な詳細が記載されています。

CoreOS、Docker（2013年）、Hadoop、Jelastic、Kubernetes、^{[ 40 ]} lmctfy（Let Me Contain That For You）、LXC（Linux Containers）、systemd、MesosおよびMesosphere、^{[ 40 ]} HTCondor、Flatpakなど、さまざまなプロジェクトがcgroupsをベースとして使用しています。

主要なLinuxディストリビューションもこれを採用しており、例えばRed Hat Enterprise Linux (RHEL) 6.0は2010年11月に採用し、メインラインLinuxカーネルに採用される3年前のことである。^{[ 41 ]}

2019年10月29日、FedoraプロジェクトはFedora 31をCgroupsV2をデフォルトで使用するように変更しました。^{[ 42 ]}

• オペレーティングシステムレベルの仮想化実装
• プロセスグループ
• Tc (Linux) –ネットワーク指向のcgroup設定と機能が若干重複するトラフィック制御ユーティリティ 
• ジョブオブジェクト– Windowsにおける同等の概念であり、そのプラットフォームのオブジェクトマネージャによって管理される。 

• cgroups v1と cgroups v2に関するLinuxカーネルの公式ドキュメント
• Red Hat リソース管理ガイド（cgroups について）
• Ubuntuのcgroupsに関するマニュアルページ（ 2021年8月9日にWayback Machineにアーカイブ済み）
• Linuxカーネルの名前空間とcgroups（ラミ・ローゼン著、2013年）
• 名前空間とcgroups、Linuxコンテナの基盤（cgroups v2を含む）、Rami Rosen氏による講演のスライド、Netdev 1.1、スペイン、セビリア、2016年
• 新しいコントロールグループAPIの理解、LWN.net、ラミ・ローゼン著、2016年3月
• Borg による Google での大規模クラスタ管理、2015 年 4 月、Abhishek Verma、Luis Pedrosa、Madhukar Korupolu、David Oppenheimer、Eric Tune、John Wilkes 著
• ジョブオブジェクト（Windowsの類似機能）