Docker网络模式与资源控制

目录

一、四种网络模式

1.1host模式

1.2container模式 

1.3Bridge模式（默认） 

1.4、None模式（躺平）

 二、自定义网络

2.1查看网络模式列表

 2.2查看容器信息(包含配置、环境、网关、挂载、cmd等等信息）

2.3指定分配容器IP地址

2.4自定义网络固定iP

三、暴露端口

四、Docker 资源控制

1．CPU 资源控制

2.cgroups四大功能：

3.对磁盘IO配额控制（blkio）的限制

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一、四种网络模式

1.1host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和端口范围。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 NetworkNamespace，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。但是，容器的其他方面，如**文件系统、进程列表等还是和宿主机隔离的**。
• 使用host模式的容器可以直接使用宿主机的Ip地址与外界通信，容器内部的服务端口也可以使用宿主机的端口，不需要进行NAT，host最大的优势就是网络性能比较好，但是**dockerhost 上已经使用的端口就不能再用了**，网络的隔离性不好。
• 解决了ip地址不固定的情况

1.2container模式 

• 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（端口不能一致），只有一个容器有自己的网卡**，出去还是docker0进行通讯
• 有点像各个服务放在同一个宿主机上面这种情况
• 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。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**

1.3Bridge模式（默认） 

•  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表配置与宿主之间的关联
• 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，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vethxxx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
• bridge模式是docker的默认网络模式，不写–net参数，就是bridge模式。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

1.4、None模式（躺平）

• 该模式关闭了容器的网络功能
• 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。需要我们自己为Docker容器添加网卡、配置IP等
• 这种网络模式下容器**只有lo回环网络，没有其他网卡。**none模式可以在容器创建时通过–network=none来指定。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
• 可以安全的储存数据，不会被攻击，可以用来当个仓库

 二、自定义网络

2.1查看网络模式列表

docker network ls

 2.2查看容器信息(包含配置、环境、网关、挂载、cmd等等信息）

docker inspect  容器ID

2.3指定分配容器IP地址

#直接使用bridge，无法支持指定IP运行docker

 #可以先自定义网络，再使用指定IP运行docker

docker run -itd --name test1 --network bridge --ip 172.17.0.10 centos:7 /bin/bash
#以上会报错，因为用户使用的ip地址不被规则所允许，docker0定义的就是按照顺序来，所有需要创建一个

2.4自定义网络固定iP

docker network 【--network bridge】 create --subnet=172.18.0.0/16 yzx1
docker run -itd --name test03 --net yxp1 --ip 172.18.0.8 centos:7 /bin/bash

三、暴露端口

两个容器如果端口一致的情况下，暴露出去会产生地址冲突，所以需要在docker0上做一个端口映射，通过ens33暴露出去端口不同就可以了

-p 自定义端口 ( 宿主机端口:容器内端口 )

-P 随机端口 (-P 49153起始 49153到65535)

#自定义端口
docker run -itd -p 8081:80 nginx:latest /bin/bash
#需要在容器中开启nginx
docker exec -it f282a476b06c /bin/bash -c nginx
#在网页测试
http://192.168.59.112:8081/


# 随机端口
docker run -itd -P nginx:latest /bin/bash

四、Docker 资源控制

1．CPU 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。

2.cgroups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
 

（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 1000~100000。
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 test1 centos:7 /bin/bash

docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE      COMMAND       CREATED      STATUS       PORTS     NAMES
3ed82355f811   centos:7   "/bin/bash"   5 days ago   Up 6 hours             test1

cd /sys/fs/cgroup/cpu/docker/3ed82355f81151c4568aaa6e7bc60ba6984201c119125360924bf7dfd6eaa42b/
cat cpu.cfs_quota_us 
-1

cat cpu.cfs_period_us 
100000
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
#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 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 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
exit

#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

（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。

 使用top命令可以看到这个脚本占了很多cpu

3.对磁盘IO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 test4 --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 test5 --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 test5 --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, 10.0025 s, 1.0 MB/s