Docker容器操作&Docker网络和资源控制

一、Docker容器操作

1、容器创建

就是将镜像加载搭配容器的过程
新创建的容器默认处于停止状态，不运行任何程序，需要在其中发起一个进程来启动容器。
如果提示WARNING:IPv4 forwarding is disabled.Networking wil not work.则需要在/etc/sysctl.conf中开启ip转发功能，并且重载内核配置，然后重启网卡和docker服务
```
格式：docker create [选项] 镜像
```

常用选项：
-i：让容器的输入保持打开
-t：让 Docker 分配一个伪终端

docker create -it nginx:latest /bin/bash

2、查看容器的运行状态

docker ps -a            #-a 选项可以显示所有的容器
CONTAINER ID   IMAGE          COMMAND                  CREATED          STATUS    PORTS     NAMES
8b0a7be0ff58   nginx:latest   "/docker-entrypoint.…"   57 seconds ago   Created             inspiring_swanson

容器的ID号       加载的镜像     运行的程序                   创建时间       当前的状态  端口映射      名称

3、启动容器

格式：docker start 容器的ID/名称
docker start dfb709b82e29
docker ps -a

4、创建并启动容器

可以直接执行 docker run 命令，等同于先执行 docker create 命令，再执行 docker start 命令。
注意：容器是一个与其中运行的 shell 命令共存亡的终端，命令运行容器运行，命令结束容器退出。

当利用 docker run 来创建容器时， Docker 在后台的标准运行过程是：
（1）检查本地是否存在指定的镜像。当镜像不存在时，会从公有仓库下载；
（2）利用镜像创建并启动一个容器；
（3）分配一个文件系统给容器，在只读的镜像层外面挂载一层可读写层；
（4）从宿主主机配置的网桥接口中桥接一个虚拟机接口到容器中；
（5）分配一个地址池中的 IP 地址给容器；
（6）执行用户指定的应用程序，执行完毕后容器被终止运行。

docker run centos:7 /usr/bin/bash -c ls /
docker ps -a                    #会发现创建了一个新容器并启动执行一条 shell 命令，之后就停止了

#在后台持续运行 docker run 创建的容器
需要在 docker run 命令之后添加 -d 选项让 Docker 容器以守护形式在后台运行。并且容器所运行的程序不能结束。

docker run -d centos:7 /usr/bin/bash -c "while true;do echo hello;done"

docker ps -a                    #可以看出容器始终处于 UP，运行状态
CONTAINER ID   IMAGE      COMMAND                  CREATED          STATUS         PORTS     NAMES
2592d3fad0fb   centos:7   "/usr/bin/bash -c 'w…"   2 seconds ago    Up 2 seconds             peaceful_chatelet

docker run -itd --name test1 centos:7 /bin/bash

5、中止容器的运行

格式：docker stop 容器的ID/名称
docker stop dfb709b82e29

docker ps -a

6、容器的进入

需要进入容器进行命令操作时，可以使用 docker exec 命令进入运行着的容器

格式：docker exec -it 容器ID/名称 /bin/bash
-i 选项表示让容器的输入保持打开；
-t 选项表示让 Docker 分配一个伪终端。

docker start 2592d3fad0fb                    #进入容器前，确保容器正在运行
docker exec -it 2592d3fad0fb /bin/bash
ls
exit                #退出容器后，容器仍在运行
docker ps -a

7、复制文件到容器中/宿主机中

echo abcdef > ~/test.txt                     # 在当前目录创建一个文件，然后复制到容器中
docker cp ~/test.txt 2592d3fad0fb:/opt/


#从容器复制文件到主机
docker cp 2592d3fad0fb:/opt/test.txt ~/abc123.txt

8、容器的导入与导出

用户可以将任何一个 Docker 容器从一台机器迁移到另一台机器。在迁移过程中，可以使用docker export 命令将已经创建好的容器导出为文件，无论这个容器是处于运行状态还是停止状态均可导出。可将导出文件传输到其他机器，通过相应的导入命令实现容器的迁移。

#导出格式：docker export 容器ID/名称 > 文件名
docker export 2592d3fad0fb > centos7tar

#导入格式：cat 文件名 | docker import – 镜像名称:标签
cat centos7tar | docker import - centos7:test            #导入后会生成镜像，但不会创建容器

9、删除容器

格式：docker rm [-f] 容器ID/名称
docker stop 2592d3fad0fb
docker rm 2592d3fad0fb                #删除已经终止状态的容器

docker rm -f 2592d3fad0fb            #强制删除正在运行的容器

docker ps -a | awk 'NR>=2{print "docker stop "$1}' | bash            #批量停止容器

docker ps -a | awk 'NR>=2{print "docker rm "$1}' | bash                #批量删除所有容器

docker images | awk 'NR>=2{print "docker rmi "$3}' | bash                   # 批量删除镜像

Docker容器内常用命令的安装

apt-get，是一条linux命令，适用于deb包管理式的操作系统（例如Ubuntu系统），主要用于自动从互联网的软件仓库中搜索、安装、升级、卸载软件或操作系统。

apt-get update                                                 # 需要先更新apt-get源文件，然后在进行其他命令的安装

apt-get install net-tools              # 安装ifconfig指令

apt-get install iputils-ping                              # 安装ping命令

二、Docker网络

Docker使用Linux桥接，在宿主机虚拟一个Docker容器网桥（docker0），Docker启动一个容器时会根据Docker网桥的网段分配给容器一个IP地址，称为Container-IP，同时Docker网桥是每个容器的默认网关。因为在同一宿主机内的容器都接入同一个网桥，这样容器之间就能够通过容器的 Container-IP直接通信，默认分配的IP网段为172.17.0.0，docker0为172.17.0.1作为网关。
Docker网桥是宿主机虚拟出来的，并不是真实存在的网络设备，外部网络是无法寻址到的，这也意味着外部网络无法直接通过Container-IP 访问到容器。如果容器希望外部访问能够访问到，可以通过映射容器端口到宿主主机（端口映射），即 docker run 创建容器时候通过 -p 或 -P 参数来启用，访问容器的时候就通过 [宿主机IP]:[容器端口] 访问容器。

端口映射

docker run -d --name No1 -P nginx                   # -P不指定，随机映射端口（从32768开始）
docker run -d --name No2 -p 43000:80 nginx           #-p指定映射端口
docker ps-a
浏览器访问∶http://192.168.70.10:43000、http://192.168.70.10:49153

1、docker的网络模式

host：容器不回虚拟出自己的网卡，配置自己的IP等等，而是使用宿主机的IP和端口
Container：创建的容器不回创建自己的网卡，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
注意：如果与主机或者虚拟机公用IP和端口，端口不能出现重复造成冲突现象

安装Docker时，它会自动创建三个网络，Bridge（创建容器默认连接到此网络）、None、host

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

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

hsot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

2、网络模式详解

（1）host模式

相当于Vmware中的桥接模式，与宿主机在同一个网络中，但没有独立IP地址。
Docker使用了Linux的Namespaces技术来进行资源隔离，如PID Namespace隔离进程，Mount Namespace隔离文件系统，Network Namespace隔离网络等。
一个Network Namespace提供了一份独立的网络环境，包括网卡、路由、iptable规则等都与其他的Network Namespace隔离。
一个Docker容器一般会分配一个独立的Network Namespace。
但如果启动容器的时候使用host模式，那么这个容器将不会获得一个独立的Network Namespace，而是和宿主机共用一个Network Namespace。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。

（2）container模式

这个模式指定新创建的容器和已经存在的一个容器共享一个Network Namespace，而不是和宿主机共享。新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、端口范围等。同样，两个容器除了网络方面，其他的如文件系统、进程列表等还是隔离的。两个容器的进程可以通过lo网卡设备通信。

docker run -itd --name test1 centos:7 /bin/bash            #--name 选项可以给容器创建一个友好的自定义名称
docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE      COMMAND       CREATED      STATUS       PORTS     NAMES
3ed82355f811   centos:7   "/bin/bash"   5 days ago   Up 6 hours             test1

docker inspect -f '{{.State.Pid}}' 3ed82355f811            #查看容器进程号
25945

ls -l /proc/25495/ns                    #查看容器的进程、 网络、文件系统等命名空间编号
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月   7 11:29 ipc -> ipc:[4026532572]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月   7 11:29 mnt -> mnt:[4026532569]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月   7 11:27 net -> net:[4026532575]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月   7 11:29 pid -> pid:[4026532573]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月   7 12:22 user -> user:[4026531837]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月   7 11:29 uts -> uts:[4026532570]

docker run -itd --name test2 --net=container:3ed82355f811 centos:7 /bin/bash
docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE      COMMAND       CREATED          STATUS          PORTS     NAMES
ff96bc43dd27   centos:7   "/bin/bash"   48 seconds ago   Up 46 seconds             test2
3ed82355f811   centos:7   "/bin/bash"   58 minutes ago   Up 58 minutes             test1

docker inspect -f '{{.State.Pid}}' ff96bc43dd27
27123

ls -l /proc/27123/ns            #查看可以发现两个容器的 net namespace 编号相同
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月   7 12:27 ipc -> ipc:[4026532692]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月   7 12:27 mnt -> mnt:[4026532690]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月   7 12:27 net -> net:[4026532575]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月   7 12:27 pid -> pid:[4026532693]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月   7 12:27 user -> user:[4026531837]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月   7 12:27 uts -> uts:[4026532691]

（3）none模式

使用none模式，Docker容器拥有自己的Network Namespace，但是，并不为Docker容器进行任何网络配置。
也就是说，这个Docker容器没有网卡、IP、路由等信息。这种网络模式下容器只有lo回环网络，没有其他网卡。这种类型的网络没有办法联网，但封闭的网络能很好的保证容器的安全性。

（4）bridge模式

bridge模式是docker的默认网络模式，不写--net参数，就是bridge模式。

相当于Vmware中的 nat 模式，容器使用独立network Namespace，并连接到docker0虚拟网卡。通过docker0网桥以及iptables nat表配置与宿主机通信，此模式会为每一个容器分配Network Namespace、设置IP等，并将一个主机上的 Docker 容器连接到一个虚拟网桥上。

当Docker进程启动时，会在主机上创建一个名为docker0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。
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。
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。
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。

（5）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 No3 --network bridge --ip 172.17.0.10 nginx:latest /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=172.18.0.0/16 --opt "com.docker.network.bridge.name"="docker1" mynetwork
#docker1 为执行 ifconfig -a 命令时，显示的网卡名，如果不使用 --opt 参数指定此名称，那你在使用 ifconfig -a 命令查看网络信息时，看到的是类似br-110eb56a0b22 这样的名字，这显然不怎么好记。
#mynetwork 为执行 docker network list 命令时，显示的bridge网络模式名称。
docker run -itd --name No4 --net mynetwork --ip 172.18.0.10 nginx:latest /bin/bash
ifconfig                                         #该命令需要安装

三、资源控制

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。

1、cgroups有四大功能

资源限制∶可以对任务使用的资源总额进行限制

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

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

任务控制∶ cgroup可以对任务执行挂起、恢复等操作

2、CPU控制

（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
而容器的 CPU 配额必须不小于 1ms，即 --cpu-quota 的值必须 >= 1000。

docker run -itd --name No1 centos:7 /bin/bash
docker ps-a

cd/sys/fs/cgroup/cpu/docker/
cat cpu.cfs_quota_us
-1
cat cpu.cfs_period_us
10000
 
#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。

进行CPU压力测试

docker exec -it No1 bash
vi /cpu.sh
#!/bin/bash
i=0
while true
do
let i++
done

chmod +x cpu.sh
./cpu.sh
top                     # 不设置CPU限制之前该脚本可以占满cpu资源

设置CPU使用时间上线（按比例分配50%）

#设置50%的比例分配CPU使用时间上限
docker run -itd --name No1 --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/test1                                   #进入以容器名开头的文件
echo 50000 > cpu.cfs_quota_us
docker exec -it No1 /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

（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 No2和 No3，若只有这两个容器， 设置容器的权重，使得No2和No3的CPU资源占比为1/3和2/3。
docker run -itd --name c1 --cpu-shares 512 centos:7 bash
docker run -itd --name c2 --cpu-shares 1024 centos:7 bash

#分别进入容器，进行压力测试
docker exec -it c1 bash 
docker exec -it c2 bash 
yum install -y epel-release 
yum install -y stress                          #stress用于压力测试工具
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

（3）设置容器绑定指定CPU

#先分配虚拟机4个CPU核数
docker run -itd --name y1 --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。

3、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 y2 -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）。

4、对磁盘I/O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 y3 --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 y4 --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 y5 --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,10.003 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

posted @ 2021-10-12 19:57 YhtWeirdo 阅读(291) 评论(0) 编辑收藏举报

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