Docker 容器中磁盘 IO（输入输出）限制

以下是关于 Docker 容器中磁盘 IO（输入输出）限制 的详细解析和指导：

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1. 为什么需要限制 Docker 磁盘 IO？

1. 资源隔离：

   • 防止某个容器占用过多磁盘 IO 资源，导致其他容器或宿主机性能下降。

2. 多租户环境下的公平性：

   • 在公有云或共享资源的环境中，磁盘 IO 是重要的竞争资源。限制 IO 有助于公平分配。

3. 模拟限速场景：

   • 用于测试应用程序在低 IO 速度下的表现。

4. 防止过载：

   • 避免容器写入速度过快，导致磁盘压力过大或故障。

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2. Docker 提供的磁盘 IO 限制参数

1. --device-read-bps：

   • 限制设备的最大读速率（字节/秒）。
   • 支持单位：kb（千字节）、mb（兆字节）、gb（千兆字节）。

2. --device-write-bps：

   • 限制设备的最大写速率（字节/秒）。
   • 支持单位：kb、mb、gb。

3. --device-read-iops：

   • 限制设备的最大读 IOPS（每秒输入/输出操作数）。

4. --device-write-iops：

   • 限制设备的最大写 IOPS。

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3. 示例：限制容器磁盘写入速度

以下是限制一个 Docker 容器的磁盘写入速度为 2MB/s 的完整实验：

3.1 创建宿主机上的目录

1. 在宿主机中创建一个目录，用于挂载到容器内：

   mkdir -p /var/www/html

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3.2 运行限制 IO 的容器

2. 启动容器时指定磁盘写入速度限制：

   docker run -it \
     --name test-container \
     --mount type=bind,source=/var/www/html,target=/var/www/html \
     --device-write-bps /dev/sda:2mb \
     centos

   • 参数说明：
     • --mount：将宿主机的 /var/www/html 目录挂载到容器的 /var/www/html。
     • /dev/sda：指定设备为宿主机的主磁盘设备（可通过 lsblk 查看）。
     • 2mb：限制写入速度为 2M 字节/秒。

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3.3 验证写入速度

1. 进入容器：

   docker exec -it test-container bash

2. 使用 dd 命令测试写入速度：

   dd if=/dev/zero of=/var/www/html/test.out bs=2M count=50

   • 参数说明：
     • if=/dev/zero：生成空数据。
     • of=/var/www/html/test.out：写入到挂载的目录。
     • bs=2M：每次写入 2MB 数据块。
     • count=50：写入 50 个数据块。

3. 预期结果：

   • 写入速度被限制为 2MB/s。
   • 输出中会显示类似以下内容：

     50+0 records in
     50+0 records out
     104857600 bytes (105 MB) copied, 52 s, 2 MB/s

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4. 注意事项

1. 指定设备的正确性：

   • 参数中的设备（如 /dev/sda）必须是实际存在的设备。
   • 使用 lsblk 或 df 查看设备信息。

     lsblk

2. 读写限制分开设置：

   • 可以同时设置读速率和写速率：

     docker run -it \
       --device-read-bps /dev/sda:1mb \
       --device-write-bps /dev/sda:2mb \
       centos

3. 使用 Direct IO 时的注意事项：

   • 默认情况下，dd 命令可能使用缓存，从而绕过写速率限制。
   • 可以添加 oflag=direct 参数，强制使用 Direct IO：

     dd if=/dev/zero of=/var/www/html/test.out bs=2M count=50 oflag=direct

4. 不同单位的支持：

   • Docker 支持多种单位，如 kb、mb、gb，根据实际需求选择合适的单位。

5. 硬件设备的限制：

   • 如果宿主机硬盘本身的速度较低，设置高 IO 限制（如 1GB/s）可能不会生效。

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5. 应用场景

1. 云存储环境：

   • 在公有云中，云服务提供商通常会限制磁盘 IO 速率，防止单一实例影响其他用户。

2. 压力测试：

   • 模拟低 IO 性能环境，测试应用程序的健壮性。

3. 资源隔离：

   • 防止某个容器的高 IO 影响其他容器或宿主机性能。

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6. 实验小结

通过以上实验，我们验证了 Docker 容器的磁盘 IO 限制功能。总结如下：

• 使用 --device-write-bps 和 --device-read-bps 可以分别限制写速率和读速率。
• 使用 Direct IO（oflag=direct）可以确保限制参数生效。
• 限制 IO 对多租户环境、性能测试和资源隔离有重要意义。

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