Docker的资源控制管理

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. 优先级分配: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。

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。

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

#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。 如果设为50000，表示占用50000/100000=50%的CPU。

进行CPU压力测试

docker exec -it 3ed82355f811 /bin/bash
vim /cpu.sh
#!/bin/bash
i=0
while true
do
let i++
done

chmod +x /cpu.sh
./cpu.sh
exit

top					                                #可以看到这个脚本占了很多的cpu资源

　　

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 test2 --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
exit

top					                               #可以看到cpu占用率接近50%，cgroups对cpu的控制起了效果

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。

#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 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

3、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 test2 --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
exit

#退出容器，执行 top 命令再按 1 查看CPU使用情况。

 

二、对内存使用进行限制

1、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 gxd6 -m 512m centos:7 /bin/bash

docker stats

2、创建指定物理内存和swap的容器

docker run -itd --name gxd7 -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)

3、 对磁盘IO配额控制（blkio）的限制

3.1 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 gxd8 --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 gxd9 --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）

3.2 创建容器，并限制写速度

3.3 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

4、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