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一、概述

在Linux内核中，控制组（cgroups）是一个功能，它允许内核对进程进行分组，并对这些分组施加不同类型的资源限制和监控。控制组可以用来限制资源使用（如CPU时间、系统内存、网络带宽等），确保进程之间的资源分配公平，或者记录进程的资源使用情况。

cgroup_init_early 函数是在内核启动过程中，相对较早的阶段调用的，目的是进行控制组子系统的早期初始化。这个函数设置了控制组所需的一些基础结构，以便在内核的启动过程中后续可以完成更多的初始化工作。

早期初始化通常包括：

• 设置控制组的基础数据结构。
• 初始化控制组的层级和根控制组。
• 为系统中的每个可用控制器（如CPU、内存、IO等）准备控制组子系统。

这个早期初始化是必要的，因为控制组可能会影响到随后的内核初始化过程，例如，某些内核线程可能需要被放置到特定的控制组中。cgroup_init_early 确保了当这些线程被创建时，控制组子系统已经足够初始化，可以对它们进行分类和管理。

cgroup_init_early 通常在内核初始化代码的start_kernel 函数中被调用，这是内核启动过程中调用的主要函数之一。在这个函数中，内核会按照特定的顺序调用不同的初始化函数，以设置整个操作系统运行所需的各种组件。

需要注意的是，cgroup_init_early 只是控制组初始化过程中的一个步骤，整个控制组子系统的初始化包括多个阶段，其中包括后续的cgroup_init 函数，它在系统引导过程的稍后阶段完成更多的初始化工作。

二、cgroup

实现进程组，分配或限制进程组使用的资源（这部分主要由各个subsystem完成）。

另一个角度，在研究代码的时候，我们更愿意将cgroup理解为一种控制资源的行为。比如：我想控制进程的CPU使用率为20%，那么我可以创建一个cgroup，这个cgroup的作用就是控制指定进程的cpu使用率为20%。

cgroup是有层次结构的，所有的cgroup以树状分层（hierarchy）的形式被组织在一起。

三、subsystem

cpu subsystem：指定进程组能使用的CPU；
memmory subsystem：指定进程组能使用的内存量，并编写内存使用量报告；
cpuset subsystem：指定进程组能使用的各CPU和节点集；
freezer subsystem：可停止进程组状态或启动；
cpuacct subsystem：对进程组使用的CPU资源编写报告；
blkio：设置对模块设备的输入输出限制；
devices：设置进程组能使用的设备；

四、数据结构

进程需要与cgroup以subsystem建立联系，关键在于css_set结构体。首先，每个进程都可以对应一个css_set结构体，进程对应一个task_struct结构体，每个task_struct结构体中有一个css_set类型的成员指针cgroups

//Control Groups
#ifdef CONFIG_CGROUPS
/* Control Group info protected by css_set_lock: */
struct css_set __rcu *cgroups;
/* cg_list protected by css_set_lock and tsk->alloc_lock: */
struct list_head cg_list;
#endif

cgroups指针指进程对应的css_set结构体css_set结构体定义在/linux/include/cgroup-defs.h中，每个进程可以有自己的css_set结构体（由进程的.cgroup指向），css_set结构体中有对应的cgroup_subsys_state指针数组，通过cgroup_subsys_state可以找到对应的cgroup_subsys。如此进程与cgroup_subsys的联系就建立了。

所以定义了一个结构体叫做cgrp_cset_link

/*
* A cgroup can be associated with multiple css_sets as different tasks may
* belong to different cgroups on different hierarchies. In the other
* direction, a css_set is naturally associated with multiple cgroups.
* This M:N relationship is represented by the following link structure
* which exists for each association and allows traversing the associations
* from both sides.
*/
struct cgrp_cset_link {
/* the cgroup and css_set this link associates */
struct cgroup *cgrp;
struct css_set *cset;

/* list of cgrp_cset_links anchored at cgrp->cset_links */
struct list_head cset_link;

/* list of cgrp_cset_links anchored at css_set->cgrp_links */
struct list_head cgrp_link;
};

一个cgroup可能关联多个css_sets(即对不同的进程可能使用了相同的控制行为)，另一方面，一个css_set通常关联多个cgroup(即对一进程使用多个控制行为)。cgroup和css_set的这种M:N的对应关系可以用struct cgrp_cset_link结构体表示，该结构体用于连接css_set与cgroup的架构。

初始化代码

start_kernel函数中会调用cgroup_init_early函数进行cgroup的初始化。其实对cgroup的初始化分两次，分别是cgroup_init_early和cgroup_init。这么做的原因，系统初始化阶段需要使用一些subsystem，先对这一部分进行初始化。