Docker的资源控制管理——Cgroups

目录

引言：

一、CPU资源控制

1、简介

2、cgroup的四大功能：

①资源限制：

②优先级分配：

③资源统计：

④任务控制：

3、设置cpu使用率上限

4、查看CPU默认配置：

5、CPU压力测试

6、设置50%的比例分配CPU使用时间上限

7、设置CPU的资源占用比（设置多个容器时才有效）

8、设置容器绑定指定的cpu

9、对内存使用的限制

10、对磁盘IO配额控制（blkio）的限制

---

引言：

①docker使用cgroup控制资源，K8S里面也有limit（使用上限）

②docker通过cgroup来控制容器使用的资源配额，包括CPU、内存、磁盘三大方面，基本覆盖了常见的资源配额和使用量控制。

③Cgroup是Control group的简写，是linux内核提供的一种限制所使用物理资源的机制，包括CPU、内存和IO这三大方面，基本覆盖了常见的资源配额和使用量控制。

④cgroup是一种资源控制手段，也是容器隔离的6个名称空间的一种实现手段。

一、CPU资源控制

1、简介

cgroup是一个非常强大的linux内核工具，它不仅可以限制被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cgroup实现了对资源的配额和度量。

2、cgroup的四大功能：

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可以对任务进行执行挂起，恢复等操作。

3、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。 周期100毫秒 而容器的 CPU 配额必须不小于 1ms，即 --cpu-quota 的值必须 >= 1000

4、查看CPU默认配置：

docker run -itd --name test5 centos:7 /bin/bash
 
docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE      COMMAND       CREATED      STATUS       PORTS     NAMES
3ed82355f811   centos:7   "/bin/bash"   5 days ago   Up 6 hours             test5
 
cd /sys/fs/cgroup/cpu/docker/3ed82355f81151c4568aaa6e7bc60ba6984201c119125360924bf7dfd6eaa42b/
cat cpu.cfs_quota_us 
-1
 
cat cpu.cfs_period_us 
100000
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
#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cgroups限制占用的时间（微秒），默认为-1，表示不限制。 如果设为50000，表示占用50000/100000=50%的CPU。

5、CPU压力测试

docker run -itd --name test1 centos:7 /bin/bash
#创建名为test5的centos7容器
docker ps -a 
#查看docker容器id
docker exec -it 容器唯一id/容器名   /bin/bash
#进入容器中
vi  /cpu.sh
#!/bin/bash
i=0
while true
do
let i++
done
#编辑脚本
chmod +x /cpu.sh
#添加执行权限
./cpu.sh
#执行脚本
新开一个shell脚本
top查看cpu占用率，按1查看使用的那个cpu

6、设置50%的比例分配CPU使用时间上限

#设置50%的比例分配CPU使用时间上限
docker run -itd --name test1 --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/3ed82355f81151c4568aaa6e7bc60ba6984201c119125360924bf7dfd6eaa42b/
echo 50000 > cpu.cfs_quota_us
docker exec -it 3ed82355f811 /bin/bash
./cpu.sh
 
top					#可以看到cpu占用率接近50%，cgroups对cpu的控制起了效果

7、设置CPU的资源占用比（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。
#创建两个容器为 c1 和 c2，若只有这两个容器，设置容器的权重，使得c1和c2的CPU资源占比为1/3和2/3。
docker run -itd --name ceshi1 --cpu-shares 512 centos:7	
docker run -itd --name ceshi2 --cpu-shares 1024 centos:7
 
#分别进入容器，进行压力测试
yum install -y epel-release
yum install -y stress
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
 
#查看容器运行状态（动态更新）
docker stats

然后将虚拟机的内核改为1核方便展示结果

8、设置容器绑定指定的cpu

#先分配虚拟机4个CPU核数
docker run -itd --name test7 --cpuset-cpus 1,3 centos:7 /bin/bash
 
#进入容器，进行压力测试
yum install -y epel-release
yum install stress -y
stress -c 4
 
#退出容器，执行 top 命令再按 1 查看CPU使用情况。

9、对内存使用的限制

//-m(--memory=) 选项用于限制容器可以使用的最大内存
docker run -itd --name test8 -m 512m centos:7 /bin/bash
 
docker stats
 
//限制可用的 swap 大小， --memory-swap
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 - 300）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）。

10、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。
例：docker run -itd --name test9 --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 test10 --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 -it --name test10 --device-write-bps /dev/sda:1MB centos:7 /bin/bash
 
#通过dd来验证写速度
dd if=/dev/zero of=test.out bs=1M count=10 oflag=direct				#添加oflag参数以规避掉文件系统cache
10+0 records in
10+0 records out
10485760 bytes (10 MB) copied, 10.0025 s, 1.0 MB/s
 
 
#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