Docker Cgroups资源控制操作

资源控制

Docker 通过 Cgroup 来控制容器使用的资源配额，包括 CPU、内存、磁盘三大方面， 
基本覆盖了常见的资源配额和使用量控制。
Cgroup 是 ControlGroups 的缩写，是 Linux 内核提供的一种可以限制、记录、隔离进程组所使用的物理资源(如 CPU、内存、磁盘 IO 等等) 的机制，
被 LXC、docker 等很多项目用于实现进程资源控制。Cgroup 本身是提供将进程进行分组化管理的功能和接口的基础结构，I/O 或内存的分配控制等具体的资源管理是通过该功能来实现的。

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

CPU 资源控制
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。

#创建容器
docker run -itd --name test5 centos:7 /bin/bash
 
#查看容器
[root@localhost docker]# docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE      COMMAND       CREATED          STATUS          PORTS     NAMES
a13543c5f4f2   centos:7   "/bin/bash"   34 seconds ago   Up 33 seconds             test5
[root@localhost docker]# cd /sys/fs/cgroup/cpu/docker/
[root@localhost docker]# ls
a13543c5f4f2419e2b8ef40553eabe0c30e9d94188e8a7986ecf5c81c3fd9796  cpuacct.stat          cpu.cfs_quota_us   cpu.stat
cgroup.clone_children                                             cpuacct.usage         cpu.rt_period_us   notify_on_release
cgroup.event_control                                              cpuacct.usage_percpu  cpu.rt_runtime_us  tasks
cgroup.procs                                                      cpu.cfs_period_us     cpu.shares
 
 
 
#切换目录到容器相关配置目录
[root@localhost docker]# cd a13543c5f4f2419e2b8ef40553eabe0c30e9d94188e8a7986ecf5c81c3fd9796/
[root@localhost a13543c5f4f2419e2b8ef40553eabe0c30e9d94188e8a7986ecf5c81c3fd9796]# ls
cgroup.clone_children  cpuacct.usage         cpu.rt_period_us   notify_on_release
cgroup.event_control   cpuacct.usage_percpu  cpu.rt_runtime_us  tasks
cgroup.procs           cpu.cfs_period_us     cpu.shares
cpuacct.stat           cpu.cfs_quota_us      cpu.stat
[root@localhost a13543c5f4f2419e2b8ef40553eabe0c30e9d94188e8a7986ecf5c81c3fd9796]# cat cpu.cfs_quota_us 
-1
[root@localhost a13543c5f4f2419e2b8ef40553eabe0c30e9d94188e8a7986ecf5c81c3fd9796]# 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。

 

 

 设置50%的比例分配CPU使用时间上限

#设置50%的比例分配CPU使用时间上限
docker run -itd --name test6 --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/4b9b13808286(对已经存在的容器进行限制）
echo 50000 > cpu.cfs_quota_us
docker exec -it 4b9b13808286 /bin/bash
 
vim /cpu.sh
#!/bin/bash
i=0
while true
do
let i++
done
 
chmod +x /cpu.sh
./cpu.sh
 
top                    #可以看到cpu占用率接近50%，cgroups对cpu的控制起了效果

#在多核情况下，如果允许容器进程完全占用两个 CPU，
 则可以将 cpu-period 设置为 100000（ 即 0.1 秒），
 cpu-quota设置为 200000（0.2 秒）。

#分别进入容器，进行压力测试
docker exec -it c1 bash
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
 
 
docker exec -it c2 bash
docker exec -it c1 bash
yum install -y epel-release
yum install -y stress
stress -c 4    

对内存使用的限制

限制容器可以使用的最大内存

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）。 

 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 test9 --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 test10 --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 test10 --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

完结.