Docker 网络和资源控制

Docker 网络保证容器提供服务，确保网络的通信。资源控制确保宿主机不被容器抢占所有资源。　　

　　　　（1）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。

　　　　（2）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。

docker run -d --name test1 -P nginx					#随机映射端口（从32768开始）

docker run -d --name test2 -p 43000:80 nginx		#指定映射端口

浏览器访问：http://192.168.140.111:40000

#查看容器的输出和日志信息
docker logs 容器的ID/名称

二、Docker 的网络模式　

　　1.Docker 的网络模式　　　　

　　　　●Host：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。
　　　　●Container：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。
　　　　●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

　　2.docker网络列表

　　　　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

　　3.指定容器　　

　　　　#使用docker run创建Docker容器时，可以用 --net 或 --network 选项指定容器的网络模式
　　　　●host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。

　　4.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。

　　　　如图所示：

　　2．container模式　　　

　　　　在理解了host模式后，这个模式也就好理解了。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自定义名称

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

docker run -itd --name test2 --net=container:3ed82355f811 centos:7 /bin/bash
docker ps -a
docker inspect -f '{{.State.Pid}}' ff96bc43dd27
27123
　　			#查看可以发现两个容器的 net namespace 编号相同

　　　　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，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，不用--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。

　　　　（1）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。

　　　　（2）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。

　　　　（3）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 * 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。veth

　　　　（4）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 test3 --network bridge --ip 172.17.0.10 centos:7 /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 test4 --net mynetwork --ip 172.18.0.10 centos:7 /bin/bash

三、CPU 资源控制

　　1．CPU 资源控制简介　　

　　　　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。

　　2.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

　　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使用率　　

　　　　查看使用率：-1就是全部，不限制资源

　　　　100000就是所有资源，100%

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#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。
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　　5.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

top

　　占有率资源达到100%

　　5.设置CPU资源占用比

　　#设置50%的比例分配CPU使用时间上限

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 c1 --cpu-shares 512 centos:7	
docker run -itd --name c2 --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
CONTAINER ID   NAME             CPU %     MEM USAGE / LIMIT     MEM %     NET I/O          BLOCK I/O         PIDS
c3ee18e65852   c2               66.50%    5.5MiB / 976.3MiB     0.56%     20.4MB / 265kB   115MB / 14.2MB    4
bb02d3b345d8   c1               32.68%    2.625MiB / 976.3MiB   0.27%     20.4MB / 325kB   191MB / 12.7MB    4