强力的应用容器引擎——Docker的资源控制管理

Posted 2021-08-28 码海小虾米_

Docker的资源控制管理

• 一、CPU控制
• • 1.1 设置CPU使用率上限
  • • 1）查看CPU使用率
    • 2）测试CPU使用率
    • 3）设置CPU使用率
  • 1.2 设置CPU资源占用比（设置多个容器时才有效）
• 二、对内存使用进行限制
• 三、对磁盘IO配额控制(blkio)的限制

一、CPU控制

____cgroups，是一个非常强大的linux内核工具，他不仅可以限制被namespace隔离起来的资源,
还可以为资源设置权重、计算使用量、操控进程启停等等。所以cgroups (Control groups) 实现了对资源的配额和度量。
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. 先级分配:通过分配的cpu时间片数量以及磁盘I0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。

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1.1 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。

• 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。

1）查看CPU使用率

docker run -itd --name test5 centos:7 /bin/bash

docker ps -a 
CONTAINER ID   IMAGE      COMMAND       CREATED         STATUS         PORTS     NAMES
85c7a6860f72   centos:7   "/bin/bash"   4 seconds ago   Up 4 seconds             test5

cd /sys/fs/cgroup/cpu/docker/85c7a6860f72d66e36c924977891c170c111fb86a6f9b263c2bce36b0415e61c/

cat cpu.cfs_period_us cpu.cfs_quota_us
100000
-1

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2）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

① 进入容器写一个死循环脚本

② 执行脚本

③ 重新开一个终端进行查看，可以看到CPU已经被占满

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3）设置CPU使用率

#设置508的比例分配CPU使用时间上限
docker run -itd --name test6 --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/45a914abdf2b9d173be7dd383c685b44d118bbb5d6bd3ef81b3a8c728a352f53/
echo 50000 > cpu.cfs_quota_us 											#修改参数

cat cpu.cfs_quota_us cpu.cfs_period_us 
50000
100000

docker exec -it 45a914abdf2b bash
./cpu.sh

另一个终端使用top查看

① 设置CPU使用率的50%

② 再次打开一个终端进行查看，可以看到CPU只占用50%

1.2 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 2e71bd7f3c4c 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
2e71bd7f3c4c   test2     32.96%     1.562MiB / 976.3MiB   0.16%     25.5MB / 137kB   179MB / 25.2MB   1
ffbdd0ef2781   test1     65.86%     12.2MiB / 976.3MiB    1.25%     25.5MB / 102kB   122MB / 25.2MB   1

测试具体操作如下：

① 创建两个容器为test1 和test2，容器的权重为2:1

② #分别进入容器，进行压力测试（由于步骤一致，我这里仅展示test1）

③ 安装strees 程序

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

⑤ 重新开一个终端，使用docker stats命令查看CPU占比

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二、对内存使用进行限制

docker run -itd --name test4 -m 512m centos:7 bash

docker stats

示例：

① 对内存进行限制为512M

② 进行查看

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三、对磁盘IO配额控制(blkio)的限制

–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。

docker run -itd --name test5 --device-read-bps /dev/sda:1M centos:7 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。

docker run -itd --name test5 --device-write-bps /dev/sda:1M centos:7 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) 

实例：创建容器限制写速度

[root@docker ~]# docker run -itd --name test5 --device-write-bps /dev/sda:1M centos:7 bash
9039c0c86ae377ccd92373dba7bf6663e77af571fed25a799c0dc415043daf98

[root@docker ~]# docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE      COMMAND       CREATED          STATUS                        PORTS     NAMES
9039c0c86ae3   centos:7   "bash"        8 seconds ago    Up 7 seconds                            test5

[root@docker ~]# docker exec -it 9039c0c86ae3 bash
[root@9039c0c86ae3 /]# mkdir /test  
[root@9039c0c86ae3 /]# cd test/

#通过dd来验证写速度
[root@9039c0c86ae3 test]# dd if=/dev/zero of=test.txt bs=2M count=5 oflag=direct	#添加oflag参数以规避掉文件系统cache
5+0 records in
5+0 records out
10485760 bytes (10 MB) copied, 10.0057 s, 1.0 MB/s

示例：