Linux Cgroups详解(六)
freezer子系统
freezer子系统用于挂起和恢复cgroup中的进程。freezer有一个控制文件：freezer.state，将FROZEN写入该文件，可以将cgroup中的进程挂起，将THAWED写入该文件，可以将已挂起的进程恢复。该文件可能读出的值有三种，其中两种就是前面已提到的FROZEN和THAWED，分别代表进程已挂起和已恢复（正常运行），还有一种可能的值为FREEZING，显示该值表示该cgroup中有些进程现在不能被frozen。当这些不能被frozen的进程从该cgroup中消失的时候，FREEZING会变成FROZEN，或者手动将FROZEN或THAWED写入一次。
Freezer子系统用来管理cgroup状态的数据结构：
struct freezer {
struct cgroup_subsys_state css;
enum freezer_state state;
spinlock_t lock; /* protects _writes_ to state */
};
其中内嵌一个cgroup_subsys_state，便于从cgroup或task获得freezer结构，另一个字段存储cgroup当前的状态。
Freezer子系统是通过对freezer.state文件进行写入来控制进程的，那我们就从这个文件的cftype定义出发。
static struct cftype files[] = {
{
.name = "state",
.read_seq_string = freezer_read,
.write_string = freezer_write,
},
};
从文件读取是freezer_read实现的，该函数比较简单，主要就是从freezer结构体从读出状态，但是对FREEZING状态做了特殊处理：
state = freezer->state;
if (state == CGROUP_FREEZING) {
/* We change from FREEZING to FROZEN lazily if the cgroup was
* only partially frozen when we exitted write. */
update_freezer_state(cgroup, freezer);
state = freezer->state;
}
如果是FREEZING状态，则需要更新状态（因为之前不能frozen的进程可能已经不在了）。我们来看update_freezer_state：
cgroup_iter_start(cgroup, &it);
while ((task = cgroup_iter_next(cgroup, &it))) {
ntotal++;
if (is_task_frozen_enough(task))
nfrozen++;
}
/*
* Transition to FROZEN when no new tasks can be added ensures
* that we never exist in the FROZEN state while there are unfrozen
* tasks.
*/
if (nfrozen == ntotal)
freezer->state = CGROUP_FROZEN;
else if (nfrozen > 0)
freezer->state = CGROUP_FREEZING;
else
freezer->state = CGROUP_THAWED;
cgroup_iter_end(cgroup, &it);
这里对该cgroup所有的进程迭代了一遍，分别统计进程数和已经frozen的进程数，然后根据统计结果改变状态。
下面我们来看对freezer.state写入的情况，该情况由freezer_write来处理，该函数中从写入值获取目标状态，然后调用freezer_change_state(cgroup, goal_state)来完成操作。在freezer_change_state中，根据goal_state分别调用不同的实现函数：
switch (goal_state) {
case CGROUP_THAWED:
unfreeze_cgroup(cgroup, freezer);
break;
case CGROUP_FROZEN:
retval = try_to_freeze_cgroup(cgroup, freezer);
break;
default:
BUG();
}
我们先来看frozen的情况，该情况由try_to_freeze_cgroup来处理，该函数中有：
freezer->state = CGROUP_FREEZING;
cgroup_iter_start(cgroup, &it);
while ((task = cgroup_iter_next(cgroup, &it))) {
if (!freeze_task(task, true))
continue;
if (is_task_frozen_enough(task))
continue;
if (!freezing(task) && !freezer_should_skip(task))
num_cant_freeze_now++;
}
cgroup_iter_end(cgroup, &it);
return num_cant_freeze_now ? -EBUSY : 0;
首先将当前状态设成CGROUP_FREEZING，然后对cgroup中的进程进行迭代，while循环中对进程进行freeze操作，如果成功直接进行下一次迭代，如果不成功则进行进一步的判断，如果是进程已经frozen了，那也直接进行下一次迭代，如果不是，则进行计数。最后根据计数结果进行返回，如果所有进程都顺利frozen，则返回0，否则返回-EBUSY表示有进程不能被frozen。
下面我们来看free_task这个函数，在这个函数中对task进行freeze操作。
if (!freezing(p)) {
rmb();
if (frozen(p))
return false;
if (!sig_only || should_send_signal(p))
set_freeze_flag(p);
else
return false;
}
if (should_send_signal(p)) {
if (!signal_pending(p))
fake_signal_wake_up(p);
} else if (sig_only) {
return false;
} else {
wake_up_state(p, TASK_INTERRUPTIBLE);
}
return true;
首先检查进程是不是已经被标记为正在freezing，如果不是再做判断。如果进程已经被frozen，则返回false。如果进程不是sig_only的或者可以发送信号（即进程无PF_FREEZER_NOSIG 标记），则设置进程的TIF_FREEZE标记。
然后根据进程是否有PF_FREEZER_NOSIG 标记进行进一步处理，如果无这个标记，则给进程发送一个信号，唤醒进程，让进程处理TIF_FREEZE，即进行freeze操作，如果有这个标记，则如果进程是sig_only的，返回false（即不能完成free操作），否则直接唤醒进程去处理TIF_FREEZE。
总结一下，对于我们这个freezer子系统的调用来说，sig_only=true，那么能成功的执行过程就是set_freeze_flag(p)->fake_signal_wake_up(p)。
下面我们来看thaw 进程的情况，该情况由unfreeze_cgroup处理，在unfreeze_cgroup中有
cgroup_iter_start(cgroup, &it);
while ((task = cgroup_iter_next(cgroup, &it))) {
thaw_process(task);
}
cgroup_iter_end(cgroup, &it);
freezer->state = CGROUP_THAWED;
对该cgroup中所有的进程调用thaw_process，我们来看thaw_process。该函数中有：
if (__thaw_process(p) == 1) {
task_unlock(p);
wake_up_process(p);
return 1;
}
其中__thaw_process中
if (frozen(p)) {
p->flags &= ~PF_FROZEN;
return 1;
}
clear_freeze_flag(p);
如果进程已经frozen，则清掉其frozen标记，如果不是的话，说明进程已经设置了TIF_FREEZE，但还没有frozen，所以只需要清掉TIF_FREEZE即可。
回到thaw_process中，清掉了相关标记后，只需要唤醒进程，然后内核会自动处理。
最后，我们再来看看freezer子系统结构体的定义：
struct cgroup_subsys freezer_subsys = {
.name = "freezer",
.create = freezer_create,
.destroy = freezer_destroy,
.populate = freezer_populate,
.subsys_id = freezer_subsys_id,
.can_attach = freezer_can_attach,
.attach = NULL,
.fork = freezer_fork,
.exit = NULL,
};
这里说一下can_attach，can_attach是在一个进程加入到一个cgroup之前调用的，检查是否可以attach，freezer_can_attach中对cgroup当前的状态做了检查，如果是frozen就返回错误，这说明不能将一个进程加入到一个frozen的cgroup。
