Docker网络与资源控制

Posted 2022-03-08 Richard_Chiang

Docker网络与资源控制

壹、Docker网络

(一)、Docker的网络实现原理

docker rm $(docker ps -a -q)                    #批量清理后台停止的容器
格式：
docker run -d --name test1 -P nginx             #-P不指定，随机映射端口（从32768开始）
docker run -d --name test2 -p 43999:80 nginx    #-p指定映射端口
docker ps-a 

浏览器访问：http://192.168.80.17:49153与http://192.168.80.17:43999

#查看容器的输出和日志信息
docker logs 容器的ID/名称

(二)、Docker的网络模式

• Host：容器将不会虚拟出自己的网卡，配置自己的IP等，而是使用宿主机的IP和端口。

• Container：创建的容器不会创建自己的网卡，配置自己的IP，而是和一个指定的容器共享IP、端口范围。

• None：该模式关闭了容器的网络功能。

• Bridge：默认为该模式，此模式会为每一个容 器分配、设置IP等，并将容器连接到一个docker0虚拟网桥，通过docker0网桥以及iptables nat表配置与宿主机通信。

• 自定义网络

docker network ls 或 docker network list     #查看docker网络列表

(三)、Docker指定容器的网络模式

使用docker run创建Docker容器时，可以用--net 或--network选项指定容器的网络模式

• host模式：使用--net=host 指定。
• none模式：使用--net=none 指定。
• container模式：使用--net=container:NAME_or_ID指定。
• bridge模式：使用--net=bridge 指定，默认设置，可省略。

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贰、Docker网络模式详解

host模式

#新建一个容器
docker run -itd --name jzm1 nginx:latest /bin/bash
docker ps -a
docker inspect -f .State.Pid ea247844a2fa    #查看容器进程号

ls -l /proc/6590/ns 

docker run -itd --name jzm2 --net=container:ea247844a2fa nginx:latest /bin/bash
docker ps -a
docker inspect -f .State.Pid c90799105427 
ls -l /proc/6737/ns

none模式

bridge模式

1. 当Docker进程启动时，会在主机上创建一个名为dockex0的虚拟网桥，此主机上启动的Docker容器会连接到这个虚拟网桥上。虚拟网桥的工作方式和物理交换机类似，这样主机上的所有容器就通过交换机连在了一个二层网络中。
2. 从docker0子网中分配一个IP给容器使用，并设置docker0的IP地址为容器的默认网关。在主机上创建一对虚拟网卡veth pair设备。veth设备总是成对出现的，它们组成了一个数据的通道，数据从一个设备进入，就会从另一个设备出来。因此，veth设备常用来连接两个网络设备。.
3. Docker将 veth pair设备的一- 端放在新创建的容器中，并命名为eth0 ( 容器的网卡)，另一端放在主机中，以veth *这样类似的名字命名，并将这个网络设备加入到docker0网桥中。可以通过brctl show 命令查看。
4. 使用docker run -p时，docker实际是在iptables做了DNAT规则，实现端口转发功能。可以使用iptables -t nat -vnL 查看。

自定义网络

直接使用bridge模式，是无法支持指定ip运行docker的，例如执行以下命令就会报错

docker run -itd --name test3 --network bridge --ip 172.17.0.10 centos:7 /bin/bash

创建自定义网络

可以先自定义网络，再使用指定IP运行docker

docker network create --subnet=172.20.0.0/16 --opt "com.docker.network.bridge.name "="nanjing" mynetwork

docker run -itd --name jzm4 --net mynetwork --ip 172.20.0.10 centos:7 /bin/bash
docker exec -it 94e51429dd6e bash
ifconfig                                 #该命令需要安装net-tools

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叁、资源控制

一、对CPU资源的控制

cgroups有四大功能：

1. 资源限制:可以对任务使用的资源总额进行限制
2. 优先级分配:通过分配的cpu时间片数量以及磁盘IO带宽大小，实际上相当于控制了任务运行优先级
3. 资源统计:可以统计系统的资源使用量，如cpu时长， 内存用量等
4. 任务控制: cgroup可以对任务执行挂起、恢复等操作

1、设置CPU使用率上限

• Linux通过CFS（Completely Fair Scheduler，完全公平调度器）来调度各个进程对CPU的使用。CFS默认的调度周期是100ms。
• 我们可以设置每个容器进程的调度周期，以及在这个周期内各个容器最多能使用多少CPU时间。
• 使用--cpu-period即可设置调度周期；
• 使用--cpu-quota即可设置在每个周期内容器能使用的CPU时间。两者可以配合使用。
• CFS周期的有效范围是1ms~1s，对应的--cpu-period的数值范围是1000~1000000。
• 容器的CPU配额必须不小于1ms，即--cpu-quota的值必须>=1000。

查看CPU使用率

docker run -itd --name jzm1 centos:7 /bin/bash

docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE      COMMAND       CREATED         STATUS         PORTS     NAMES
a41f321fa939   centos:7   "/bin/bash"   6 seconds ago   Up 5 seconds             jzm1

cd /sys/fs/cgroup/cpu/docker/a41f321fa939883a3996ca5b6710b23965d2ce37915c4e2341c593910ac38c5d/

cat cpu.cfs_period_us cpu.cfs_quota_us
100000
-1
----------------------------------------------
#cpu.cfs_period_us：cpu分配的周期(微秒，所以文件名中用 us 表示），默认为100000。
#cpu.cfs_quota_us：表示该control group限制占用的时间（微秒），默认为-1，表示不限制
-----------------------------------------------

测试CPU使用率

docker exec -it 23f23129d461 bash

vi cpu.sh
#!/bin/bash
i=0
while true
do
let i++
done

chmod +x cpu.sh
./cpu.sh &
另一个终端使用top查看

设置CPU使用率

#设置50%的比例分配CPU使用时间上限
docker run -itd --name jzm2 --cpu-quota 50000 centos:7 /bin/bash #可以重新创建一个容器并设置限额
或者
cd /sys/fs/cgroup/cpu/docker/fbfc08e652c8e70117ff9ec32c4cf66ae3e7740366e9eef36338634ff1cc5c69/
echo 50000 > cpu.cfs_quota_us #修改参数

cat cpu.cfs_quota_us cpu.cfs_period_us
50000
100000

docker exec -it fbfc08e652c8 bash
./cpu.sh

另一个终端使用top查看

2、设置CPU资源占用比（设置多个容器时才有效）

Docker通过--cpu-shares指定CPU份额，默认值为1024，值为1024的倍数。

示例：创建两个容器为test1 和test2， 若只有这两个容器，设置容器的权重，使得test1和test2的CPU资源占比为1/3和2/3。

docker run -itd --name test1 --cpu-shares 1024 centos:7
docker run -itd --name test2 --cpu-shares 512 centos:7

#分别进入容器，进行压力测试
docker exec -it 897d52d126e1 bash
yum install -y epel-release
yum install stress -y
stress -c 4 #产生四个进程，每个进程都反复不停的计算随机数的平方根

#查看容器的运行状态（动态更新）
docker stats
CONTAINER ID   NAME      CPU %     MEM USAGE / LIMIT     MEM %     NET I/O          BLOCK I/O     PIDS
897d52d126e1   test2     122.38%   177.7MiB / 3.686GiB   4.71%     30.4MB / 165kB   0B / 50.1MB   7
54107a0a0eaf   test1     275.43%   177.6MiB / 3.686GiB   4.71%     30.5MB / 211kB   0B / 50MB     7

#查看容器运行状态（动态更新）
docker stats

二、对内存使用的限制

#创建指定物理内存的容器
-m(--memory=)选项用于限制容器可以使用的最大内存
docker run -itd --name jzm1 -m 512m centos:7 /bin/bash
docker stats

#创建指定物理内存和swap的容器
docker run -itd --name jzm2 -m 512m --memory-swap 1g centos:7 /bin/bash

强调一下，--memory-swap是必须要与--memory一起使用的
正常情况下，--memory-swap的值包含容器可用内存和可用swap
所以-m 300m --memory-swap=1g 的含义为:容器可以使用300M 的物理内存，并且可以使用700M (1G - 300M）的swap
如果--memory-swap设置为0或者不设置，则容器可以使用的swap大小为-m值的两倍
如果--memory-swap的值和-m值相同，则容器不能使用swap
如果--memory-Swap值为-1，它表示容器程序使用的内存受限，而可以使用的swap空间使用不受限制（宿主机有多少，swap容器就可以使用多少)

三、对磁盘IO配额的限制

设置限制项

--device-read-bps：限制某个设备上的读速度bps（数据量），单位可以是kb、mb（M）或者gb。
例：docker run -itd --name jzm1 --device-read-bps /dev/sda:1M  centos:7 /bin/bash

--device-write-bps：限制某个设备上的写速度bps（数据量），单位可以是kb、mb（M）或者gb。
例：docker run -itd --name jzm2 --device-write-bps /dev/sda:1mb centos:7 /bin/bash

--device-read-iops：限制读某个设备的iops（次数）
--device-write-iops：限制写入某个设备的iops（次数）

创建容器，并限制写速度

docker run -itd --name jzm1 --device-write-bps /dev/sda:5mb centos:7 /bin/bash

通过dd来验证写速度

docker exec -it cfa60bfee91c bash  #进入容器
dd if=/dev/zero of=test.out bs=1M count=50 oflag=direct #添加oflag参数以规避掉文件系统cache

清理docker占用的磁盘空间

docker system prune -a  #可以用于清理磁盘，删除关闭的容器、无用的数据卷和网络

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