云计算-11-Docker容器对CPU、memory的资源配置

简述

在使用docker容器的时候，默认是不对容器进行硬件资源限制的，同一台机器上的容器虽然相互隔离，但是他们底层的CPU、内存和磁盘资源是相同的，如果不对容器使用的资源进行限制，那么容器之间的相互影响，就可能会导致主机和集权资源耗尽，导致容器服务不可用。因此docker作为容器的管理者，需要对容器的资源进行限制：包括CPU、内存、磁盘三个方面。

Linux 查看CPU和内存信息指令

查看CPU信息

 cat /proc/cpuinfo

• 查看CPU的型号信息

[root@k8s1-zb ~]# cat /proc/cpuinfo | grep name | cut -f2 -d: | uniq -c
      4  Intel Xeon E3-12xx v2 (Ivy Bridge)

表示有4个CPU，和这四个CPU的型号

• 查看CPU的组成

[root@k8s1-zb ~]# cat /proc/cpuinfo | grep physical | uniq -c
      1 physical id     : 0
      1 address sizes   : 46 bits physical, 48 bits virtual
      1 physical id     : 1
      1 address sizes   : 46 bits physical, 48 bits virtual
      1 physical id     : 2
      1 address sizes   : 46 bits physical, 48 bits virtual
      1 physical id     : 3
      1 address sizes   : 46 bits physical, 48 bits virtual

表示4个单核CPU组成

• 获取CPU的运行模式

[root@k8s1-zb ~]#  getconf LONG_BIT
64

说明现在的CPU运行在64bit模式下。

查看内存信息

cat /proc/meminfo

• 查看操作系统内核

[root@k8s1-zb ~]# uname -a
Linux k8s1-zb 3.10.0-862.3.2.el7.x86_64 #1 SMP Mon May 21 23:36:36 UTC 2018 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

• 查看内存总量

grep MemTotal /proc/meminfo

• 查看空闲内存量

grep MemFree /proc/meminfo

docker限制容器CPU

–cpu-shares设置容器按比例弹性共享CPU资源

查看–cpu-shares的指令信息

[root@k8s1-zb ~]# docker run --help | grep cpu-shares
  -c, --cpu-shares int                 CPU shares (relative weight)

–cpu-shares并不能保证容器在运行的时候可以获取多少个CPU资源，只是一个弹性权值。

默认情况下每个容器CPU弹性权值都是1024，只有在同一个CPU核心上面，同时运行多个容器才能看出CPU权值效果。

举例说明：

容器C和D的CPU权值分别为1024和2048，会怎么分配CPU资源？

• 情景1:C和D容器都正常运行，如果占用同一个CPU，那么在CPU时间片分配时，容器D会比容器C多一倍的机会获取CPU时间片。

• 情景2：容器CPU资源分配结果和其他容器 运行状态有关。如果容器D一直空闲，那么容器C也可以获取比容器D更多的CPU时间片。

• cgroups只有在多个容器争夺同一个CPU资源的时候，CUP配额才会生效，不能只根据CPU的权值配额类确定CPU的资源占有情况，容器CPU的资源分配情况，取决于同时运行的其他容器CPU的分配和容器中进行运行情况。

举例1

• 创建容器mycentos1，分配1024的cpu权值,并进入容器

docker run --name mycentos1 --cpu-shares 1024 -it centos /bin/bash

• 查看容器分配的CPU权值

[root@87476ea8bd94 /]# cat /sys/fs/cgroup/cpu/cpu.shares
1024

注：–cpu-shares设置的并不是CPU绝对资源，只是一个相对权重，容器最终能够分配到多少CPU资源，和其他所有容器运行情况以及cpu shares 总和比例有关系。cpu share只是设置了CPU使用的优先级。

–cpuset容器绑定CPU

查看–cpuset的指令信息

[root@k8s1-zb ~]# docker run --help | grep cpuset
      --cpuset-cpus string             CPUs in which to allow execution (0-3, 0,1)
      --cpuset-mems string             MEMs in which to allow execution (0-3, 0,1)

–cpuset可以在容器运行时将容器和宿主机的CPU进行对应绑定，从而控制容器运行CPU个数和Z在那个CPU上运行。主要对多CPU、多内存节点服务器有用

举例1

• 创建mycentos1容器，cpu权值1024，只允许在宿主机的cpu1和cpu0上运行

docker run -it --name mycentos1 
--cpu-shares 1024 
-v /etc/yum.repos.d:/etc/yum.repos.d 
--cpuset-cpus 0,1 
centos /bin/bash

• 重新打开一个终端创建容器mycentos2,cpu权值2048，只允许在宿主机的cpu1和cpu0上运行

docker run -it --name mycentos1 
--cpu-shares 2048
-v /etc/yum.repos.d:/etc/yum.repos.d 
--cpuset-cpus 0,1 
centos /bin/bash

• 分别在两个容器mycentos1和mycentos2上安装stress压力测试

 yum install -y epel-release  # 安装epel扩展源
 yum -y install stress   #安装stress命令

• 分别在两个容器中使用stress命令，将CPU占满

stress -c 2 -v -t 10m   #表示在容器中运行2个进程

• 再打开一个终端，输入top指令，然后按1快捷键

发现CPU0和CPU1已经占满，mycentos2容器使用CPU是mycentos1容器使用CPU的2倍。说明资源限制成功。

docker限制容器内存

-m限制容器内存

docker提供-m，–memory限制容器内存使用量， 查看–memory的指令信息

docker run --help | grep memory


  -m, --memory bytes                   Memory limit
      --memory-reservation bytes       Memory soft limit
      --memory-swap bytes              Swap limit equal to memory plus swap: '-1' to enable unlimited swap
      --memory-swappiness int          Tune container memory swappiness (0 to 100) (default -1)

举例1

• 创建一个只允许容器内存最多使用128M

docker run --name mycentos3 -it -m 128M centos /bin/bash

• 查看容器的内存限制

 cat /sys/fs/cgroup/memory/memory.limit_in_bytes

举例2

创建一个容器mycentos4,只是用1个CPU核心，只是要256M内存

docker run --name mycentos4 --cpuset-cpus 0 -it -m 128M centos /bin/bash

docker限制容器IO

–device-write-bps限制容器在设备上的写速度

–device-write-bps限制容器在设备上的写速度，单位是kb，mb，gb

查看–device-write-bps指令信息

[root@k8s1-zb ~]# docker run --help | grep write-b
      --device-write-bps list          Limit write rate (bytes per second) to a device (default [])

举例

• 创建一个容器mycentos5

–device 将主机设备添加到容器

 docker run -it --name mycentos5 
 -v /mydata/test:/mydata/test 
 --device /dev/vda:/dev/vda  
 --device-write-bps /dev/vda:2mb centos /bin/bash

注：**/dev/vda**根据实际情况进行修改自己的硬盘(/dev/sda是在STAT、SCSI第一个接口上的硬盘)，**可以根据命令查看硬盘分区**

• fdisk -l

• 使用time+dd测试硬盘读写速度

time dd if=/dev/vda of=/mydata/test/test.out bs=2M count=50 oflag=direct,nonblock

• 使用time+dd测试硬盘读写速度

 time dd if=/dev/vda of=/dev/null bs=2M count=50

这是因为/dev/vad是一个物理分区，对他读取产生IO，/dev/null是伪设备，不会产生写IO，因此这个命令只测试读能力

我们能发现读能力是1.5GB/S不像写能力那样进行了限制。

–device-read-bps限制容器在设备上的读能力

–device-read-bps限制容器在设备上的读速度，单位是kb，mb，gb

查看 --device-read-bps指令信息

[root@k8s1-zb ~]# docker run --help | grep read
       --device-read-bps list           Limit read rate (bytes per second) from a device (default [])
     

举例

• 创建一个容器mycentos6

–device 将主机设备添加到容器

 docker run -it --name mycentos6 
 -v /mydata/test:/mydata/test 
 --device /dev/vda:/dev/vda  
 --device-read-bps /dev/vda:2mb centos /bin/bash

• 要测试读能力我们首先需要生成读取数据文件test.out。

time dd if=/dev/zero of=test.out bs=2M count=10

• 然后再运行dd命令，对容器读取数据速度进行测试，和–device-write-bps类似，iflag=direct是对–device-read-bps的读取速度进行限制。

 time dd if=test.out of=/dev/zero bs=2M iflag=direct