Docker資源限制Cgroup的深入理解

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1.Cgroup簡介

_cgroups，是一個非常強大的linux內核工具，他不僅可以限制被namespace隔離起來的資源,

還可以為資源設置權重、計算使用量、操控進程啟停等等。所以cgroups (Control groups) 實現瞭對資源的配額和度量。

cgroups有四大功能:

  • 資源限制:可以對任務使用的資源總額進行限制；
  • 先級分配:通過分配的cpu時間片數量以及磁盤I0帶寬大小，實際上相當於控制瞭任務運行優先級；
  • 資源統計:可以統計系統的資源使用量，如cpu時長， 內存用量等；
  • 任務控制: cgroup可以對任務執行掛起、恢復等操作。

2.CPU資源限制

Linux通過CFS ( Completely Fair Scheduler， 完全公平調度器）來調度各個進程對CPU的使用。CFS默認的調度周期是100ms。
可以設置每個容器進程的調度周期，以及在這個周期內各個容器最多能使用多少CPU時間。
使用–cpu-period即可設置調度周期，使用–cpu-quota即可設置在每個周期內容器能使用的CPU時間。兩者可以配合使用。

CFS周期的有效范圍是1ms~1s， 對應的–cpu-period的數值范圍是1000~1000000。
容器的CPU 配額必須不小於1ms，即–cpu-quota 的值必須>= 1000。

2.1 查看CPU使用率

1.查看默認值

[root@localhost ~]# cd /sys/fs/cgroup/cpu/docker         
[root@localhost docker]# cat cpu.cfs_period_us cpu.cfs_quota_us 
100000
-1
#cfs_period_us表示一個cpu帶寬，單位為微秒。系統總CPU帶寬： cpu核心數 * cfs_period_us
#cfs_quota_us表示Cgroup可以使用的cpu的帶寬，單位為微秒。cfs_quota_us為-1，表示使用的CPU不受cgroup限制。cfs_quota_us的最小值為1ms(1000)，最大值為1s。

2.2 測試CPU使用率

docker run -it --name test01 debian:latest

vi cpu.sh
#!/bin/bash
i=0
while true
do
	let i++
done

chmod +x cpu.sh 
./cpu.sh &
另一個終端使用top查看

2.3 設置CPU資源占用比（設置多個容器時才有效）

docker rm -f `docker ps -a -q`                    #刪除原有容器
docker run -itd --name test01 --cpu-shares 1024 centos:latest
docker run -itd --name test02 --cpu-shares 512 centos:latest

#分別進入容器，進行壓力測試
docker exec -it test01/02 bash
yum install -y epel-release
yum install stress -y
stress -c 4					#產生四個進程，每個進程都反復不停的計算隨機數的平方根

#查看容器的運行狀態（動態更新）
docker stats 
CONTAINER ID   NAME      CPU %     MEM USAGE / LIMIT     MEM %     NET I/O          BLOCK I/O        PID

#########################################如果容器使用的是centos8可能無法使用yum安裝，按下步驟恢復
cd /etc/yum.repos.d/
sed -i 's/mirrorlist/#mirrorlist/g' /etc/yum.repos.d/CentOS-*
sed -i 's|#baseurl=http://mirror.centos.org|baseurl=http://vault.centos.org|g' /etc/yum.repos.d/CentOS-*
wget -O /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo https://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-vault-8.5.2111.repo

yum clean all
yum makecache

以下操作test01與test02相同

由上圖可以看見兩個容器之間的cpu使用比率接近於2：1
(cpu使用率超過100的原因：當單個處理器的使用率達到100%時。對於多個處理器，這個數字將超過100%，您需要乘以主機可用

的處理器數量，才能找到理論上限，由於該虛擬機我分配瞭兩核心，所以理論使用上線為200%)

3.對內存使用進行限制

docker run -itd --name test03 -m 512m centos:latest
docker stats


4.對磁盤IO配額控制(blkio)的限制

#–device - read-bps:限制某個設備上的讀速度bps (數據量)，單位可以是kb、mb (M)或者gb。
docker run -itd --name test04 --device-read-bps /dev/sda:1M centos:latest bash
#–device-write-bps :限制某個設備上的寫速度bps (數據量)，單位可以是kb、mb (M)或者gb。
docker run -itd --name test05 --device-write-bps /dev/sda:1M centos:latest bash

--device-read-iops :限制讀某個設備的iops (次數)

--device-write-iops :限制寫入某個設備的iops (次數) 

#進入容器驗證寫入速度

dd if=/dev/zero of=test.txt bs=2M count=5 oflag=direct	#添加oflag參數以規避掉文件系統cache

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