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。
时间片即CPU分配给各个程序的时间,每个线程被分配一个时间段,称作它的时间片,即该进程允许运行的时间,使各个程序从表面上看是同时进行的。如果在时间片结束时进程还在运行,则CPU将被剥夺并分配给另一个进程。如果进程在时间片结束前阻塞或结束,则CPU当即进行切换。而不会造成CPU资源浪费。
在宏观上:我们可以同时打开多个应用程序,每个程序并行不悖,同时运行。但在微观上:由于只有一个CPU,一次只能处理程序要求的一部分,如何处理公平,一种方法就是引入时间片,每个程序轮流执行。
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 (单位微秒)。
而容器的CPU配额必须不小于1ms,即 --cpu-quota 的值必须 >= 1000。
#创建并启动容器
docker run -itd --name test1 centos:7 /bin/bash
#查看容器状态
docker ps -a
#切换到cgroup下针对容器的相关配置目录
cd /sys/fs/cgroup/cpu/docker/
[root@localhost docker]# ls
46cea7bdef2fa182f09470959f763431e32c831ef6c6119ef39c7176436a7280 cpu.cfs_quota_us
cgroup.clone_children cpu.rt_period_us
cgroup.event_control cpu.rt_runtime_us
cgroup.procs cpu.shares
cpuacct.stat cpu.stat
cpuacct.usage notify_on_release
cpuacct.usage_percpu tasks
cpu.cfs_period_us
##切换到test1容器的目录
cd 46cea7bdef2fa182f09470959f763431e32c831ef6c6119ef39c7176436a7280
[root@localhost 46cea7bdef2fa182f09470959f763431e32c831ef6c6119ef39c7176436a7280]# lscgroup.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
##查看test1容器的CPU使用限额。即每个调度周期内可占用的CPU时间(单位:微秒)
[root@localhost 46cea7bdef2fa182f09470959f763431e32c831ef6c6119ef39c7176436a7280]# cat cpu.cfs_quota_us
-1 #默认为-1,表示不限制
##查看CPU调度周期(单位:微秒)
[root@localhost 46cea7bdef2fa182f09470959f763431e32c831ef6c6119ef39c7176436a7280]# cat cpu.cfs_period_us
100000 #单位微秒,即100毫秒,0.1秒
#cpu.cfs_period_us:分配的周期(微秒,所以文件名中用u),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。
#cpu.cfs_quota_us 如果设为50000,表示占用 50000/100000=50%的CPU。
[root@localhost ~]# docker exec -it test1 sh #进入容器
sh-4.2# vi /cpu.sh #写个死循环脚本
#!/bin/bash
i=0
while true
do
let i++
done
sh-4.2# chmod +x cpu.sh #给脚本权限
sh-4.2# ./cpu.sh #运行脚本
#再开一个终端,查看cpu.sh进程的cpu使用率
[root@localhost ~]# top #可以看到使用率接近100%
top - 23:25:04 up 3:09, 6 users, load average: 0.79, 0.29, 0.14
Tasks: 242 total, 2 running, 240 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
%Cpu(s): 12.3 us, 0.2 sy, 0.0 ni, 87.5 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
KiB Mem : 3865308 total, 1268604 free, 843940 used, 1752764 buff/cache
KiB Swap: 8388604 total, 8388604 free, 0 used. 2613024 avail Mem
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
7936 root 20 0 11688 1092 916 R 100.0 0.0 1:32.92 cpu.sh
6583 root 20 0 1255952 35324 14396 S 0.7 0.9 0:13.29 containerd
1 root 20 0 46188 6684 3908 S 0.0 0.2 0:06.07 systemd
#之后在容器中使用ctrl+c,停止脚本的执行,再top观察CPU使用率
#创建容器test2,并限制CPU使用时间为50000微秒,表示最多占用50%的CPU。
[root@localhost ~]# docker run -itd --name test2 --cpu-quota 50000 centos:7
WARNING: IPv4 forwarding is disabled. Networking will not work.
5c6b22bb9fbb5aef772ddf3e7314f1828d53a9b412606f65333c04018f5c0686
#查看CPU限额文件
[root@localhost ~]# cd /sys/fs/cgroup/cpu/docker/
[root@localhost docker]# ls
46cea7bdef2fa182f09470959f763431e32c831ef6c6119ef39c7176436a7280 cpu.cfs_period_us
5c6b22bb9fbb5aef772ddf3e7314f1828d53a9b412606f65333c04018f5c0686 cpu.cfs_quota_us
cgroup.clone_children cpu.rt_period_us
cgroup.event_control cpu.rt_runtime_us
cgroup.procs cpu.shares
cpuacct.stat cpu.stat
cpuacct.usage notify_on_release
cpuacct.usage_percpu tasks
[root@localhost docker]# cd 5c6b22bb9fbb5aef772ddf3e7314f1828d53a9b412606f65333c04018f5c0686
[root@localhost 5c6b22bb9fbb5aef772ddf3e7314f1828d53a9b412606f65333c04018f5c0686]# cat cpu.cfs_quota_us
50000
#登录容器test2,写个死循环脚本并运行
[root@yuji ~]# docker exec -it test2 bash
[root@5c6b22bb9fbb /]# vi /cpu.sh
#!/bin/bash
i=0
while true
do
let i++
done
[root@5c6b22bb9fbb /]# chmod +x cpu.sh
[root@5c6b22bb9fbb /]# ./cpu.sh
#再开一个终端,查看cpu使用率
[root@localhost ~]# top
top - 23:37:33 up 3:21, 6 users, load average: 0.16, 0.08, 0.12
Tasks: 242 total, 2 running, 240 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
%Cpu(s): 6.2 us, 0.2 sy, 0.0 ni, 93.6 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
KiB Mem : 3865308 total, 1257316 free, 853708 used, 1754284 buff/cache
KiB Swap: 8388604 total, 8388604 free, 0 used. 2602108 avail Mem
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
8236 root 20 0 11688 1100 916 R 50.0 0.0 0:05.87 cpu.sh
6583 root 20 0 1255952 36424 14584 S 0.7 0.9 0:17.85 containerd
8245 root 20 0 157852 2356 1544 R 0.3 0.1 0:00.03 top
#容器的CPU使用时间限制设为50000,而调度周期为100000,表示容器占用50000/100000=50%的CPU。
直接修改 /sys/fs/cgroup/cpu/docker/容器id/cpu.cfs_quota_us 文件即可
#进入test1容器目录,修改CPU使用时间限制
[root@localhost ~]# docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
5c6b22bb9fbb centos:7 "/bin/bash" 10 hours ago Up 10 hours test2
46cea7bdef2f centos:7 "/bin/bash" 11 hours ago Up 11 hours test1
[root@localhost ~]# cd /sys/fs/cgroup/cpu/docker/
[root@localhost docker]# ls
46cea7bdef2fa182f09470959f763431e32c831ef6c6119ef39c7176436a7280 cpu.cfs_period_us
5c6b22bb9fbb5aef772ddf3e7314f1828d53a9b412606f65333c04018f5c0686 cpu.cfs_quota_us
cgroup.clone_children cpu.rt_period_us
cgroup.event_control cpu.rt_runtime_us
cgroup.procs cpu.shares
cpuacct.stat cpu.stat
cpuacct.usage notify_on_release
cpuacct.usage_percpu tasks
[root@localhost docker]# cd 46cea7bdef2fa182f09470959f763431e32c831ef6c6119ef39c7176436a7280/
#修改CPU使用时间限制
[root@localhost 46cea7bdef2fa182f09470959f763431e32c831ef6c6119ef39c7176436a7280]# echo "33000" > cpu.cfs_quota_us
[root@localhost 46cea7bdef2fa182f09470959f763431e32c831ef6c6119ef39c7176436a7280]# cat cpu.cfs_quota_us
33000
#此时再进入test1容器执行之前创建好的脚本,进行压力测试
[root@localhost 46cea7bdef2fa182f09470959f763431e32c831ef6c6119ef39c7176436a7280]# docker exec -it test1 sh
sh-4.2# ./cpu.sh
#再开一个终端,查看cpu使用率
[root@localhost ~]# top
top - 09:39:02 up 4:37, 8 users, load average: 1.03, 0.58, 0.50
Tasks: 251 total, 3 running, 248 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
%Cpu(s): 10.7 us, 0.8 sy, 0.0 ni, 88.5 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
KiB Mem : 3865308 total, 1218932 free, 887168 used, 1759208 buff/cache
KiB Swap: 8388604 total, 8388604 free, 0 used. 2565520 avail Mem
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
8236 root 20 0 11688 1100 916 R 50.0 0.0 38:01.58 cpu.sh
11017 root 20 0 11688 1096 916 R 37.5 0.0 0:02.23 cpu.sh
#容器的CPU使用时间限制设为33000,而调度周期为100000,表示容器占用33000/100000=33%的CPU。
Docker 通过 --cpu-shares 指定CPU份额,默认值为1024,值为1024的倍数。
#先删除所有容器
[root@localhost ~]# docker rm $(docker ps -aq) -f
5c6b22bb9fbb
46cea7bdef2f
#创建两个容器为a1和a2
#只有这2个容器的情况下,cpu资源分摊给这两个容器,512:1024等于1:2,一个占1/3,一个占2/3。
[root@localhost ~]# docker run -itd --name a1 --cpu-shares 512 centos:7
a4de4b8b9ac8a416ff58c097a030905faf1ce5ac6cd60cb1476f623d7449c121
[root@localhost ~]# docker run -itd --name a2 --cpu-shares 1024 centos:7
2e034437fda563e5bf588d21eb317dae225a3f5df498802cd0e2865a7b46ca4b
[root@localhost ~]# docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
2e034437fda5 centos:7 "/bin/bash" 8 seconds ago Up 7 seconds a2
a4de4b8b9ac8 centos:7 "/bin/bash" 31 seconds ago Up 30 seconds a1
#宿主机开启路由转发功能,使容器能够连通外网
echo "net.ipv4.ip_forward = 1" >> /etc/sysctl.conf
sysctl -p
net.ipv4.ip_forward = 1
#进入c1容器,进行压力测试
docker exec -it a1 bash
yum install -y epel-release #下载epel源
yum install -y stress #安装stress工具
stress -c 4 #产生四个进程,每个进程都反复不停地计算随机数的平方根
#进入a2容器,进行压力测试
docker exec -it a2 bash
yum install -y epel-release #下载epel源
yum install -y stress #安装stress工具
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
进入a1容器,进行压力测试:
进入a2容器,进行压力测试:相同的操作开两个终端即可
docker stats
注意:CPU编号从0开始。 编号1、3代表第二个核和第四个核 。
#先为虚拟机分配4个CPU核数
#创建容器c3时,绑定1号和3号这两个CPU
docker run -itd --name c1 --cpuset-cpus 1,3 centos:7 /bin/bash
#进入容器,进行压力测试
docker exec -it c1 bash
yum install -y epel-release #下载epel源
yum install -y stress #安装stress工具
stress -c 4 #产生四个进程,每个进程都反复不停地计算随机数的平方根
#退出容器,执行top命令再按1查看CPU使用情况
top #可以看到CPU1和CPU3占满,其他CPU使用率为0
Tasks: 245 total, 5 running, 240 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
%Cpu(s): 25.5 us, 0.7 sy, 0.0 ni, 73.7 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
KiB Mem : 3865308 total, 1047552 free, 828488 used, 1989268 buff/cache
KiB Swap: 8388604 total, 8388604 free, 0 used. 2623036 avail Mem
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
7905 root 20 0 7312 100 0 R 88.2 0.0 0:02.70 stress
7908 root 20 0 7312 100 0 R 35.3 0.0 0:07.64 stress
7906 root 20 0 7312 100 0 R 29.4 0.0 0:02.58 stress
7907 root 20 0 7312 100 0 R 29.4 0.0 0:02.58 stress
-m (或--memory=)选项用于限制容器可以使用的最大内存
#-m(--memory=)选项用于限制容器可以使用的最大内存。
#创建容器c4,并限制容器可以使用的最大内存为512m
[root@localhost ~]# docker run -itd --name a2 -m 512m centos:7 /bin/bash
eba89d8b214138d746ca6ead6f32a9ac3d421b86f1da3bb55339f4c207d7172b
#查看容器状态,可以看到a2可以使用的最大内存是512M
[root@localhost ~]# docker stats
CONTAINER ID NAME CPU % MEM USAGE / LIMIT MEM % NET I/O BLOCK I/O PIDS
eba89d8b2141 a2 0.00% 396KiB / 512MiB 0.08% 648B / 0B 0B / 0B 1
bc07d1376da3 c1 9.36% 203.9MiB / 3.686GiB 5.40% 35MB / 565kB 0B / 49.9MB 1
#限制可用的swap 大小,--memory-swap
●强调一下, --memory-swap是必须要与 --memory(或-m)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 - 300M)的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)。
#--memory-swap 的值包含容器可用内存和可用swap,减去-m的值才是可用swap的值。
#表示容器可以使用512M的物理内存,并且可以使用512M的swap。因为1g减去512m的物理内存,剩余值才是可用swap。
docker run -itd --name b1 -m 512m --memory-swap=1g centos:7 bash
#--memoryswap值和 -m 的值相同,表示容器无法使用swap
docker run -itd --name b2 -m 512m --memory-swap=512m centos:7 bash
# --memory-swap 的值设置为0或者不设置,则容器可以使用的 swap 大小为 -m 值的两倍。
docker run -itd --name b3 -m 512m centos:7 bash
# --memory-swap 值为 -1,它表示容器程序使用的内存受限,但可以使用的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)。
docker run -itd --name b4 -m 512m --memory-swap=-1 centos:7 bash
--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。
--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。
--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)
--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
#表示该容器每秒只能读取1M的数据量
--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
#表示该容器每秒只能写入1M的数据量
--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tt01,不限制写入速度
docker run -it --name tt01 centos:7 /bin/bash
#通过dd来验证写速度,拷贝50M的数据
dd if=/dev/zero of=/opt/test.out bs=10M count=5 oflag=direct #添加oflag参数以规避掉文件系统cache
#创建容器tt01,不限制写入速度
[root@localhost ~]# docker run -it --name q1 centos:7 /bin/bash
#通过dd来验证写速度,拷贝50M的数据到容器中
[root@db84e448dfcf /]# dd if=/dev/zero of=/opt/test.out bs=10M count=5 oflag=direct
#添加oflag参数以规避掉文件系统cache
5+0 records in
5+0 records out
52428800 bytes (52 MB) copied, 0.0326432 s, 1.6 GB/s
#没有限制写速度的情况下,写入很快,0.09秒的时间内已写入50M的数据,写入速度为553M/s。
#创建容器,并限制写入速度为1MB/s,即每秒只能写入1MB的数据量。
docker run -it --name q2 --device-write-bps /dev/sda:1mb centos:7 bash
#通过dd来验证写速度,拷贝50M的数据到容器中
[root@c1c122737e7e /]# dd if=/dev/zero of=/opt/test.out bs=10M count=5 oflag=direct
#添加oflag参数以规避掉文件系统cache
5+0 records in
5+0 records out
52428800 bytes (52 MB) copied, 50.0053 s, 1.0 MB/s
#写入50M的数据,需要50s左右,因为限制了容器的写速度是 1.0 MB/s。
docker system prune -a 可用于清理磁盘,删除关闭的容器、无用的数据卷和网络。
#查看容器
[root@localhost ~]# docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
c1c122737e7e centos:7 "bash" 9 minutes ago Exited (0) 2 seconds ago q2
db84e448dfcf centos:7 "/bin/bash" 12 minutes ago Exited (130) 10 minutes ago q1
20fa2afa8ea5 centos:7 "bash" 14 minutes ago Up 14 minutes b1
eba89d8b2141 centos:7 "/bin/bash" 18 minutes ago Up 18 minutes a2
bc07d1376da3 centos:7 "/bin/bash" 36 minutes ago Up 36 minutes c1
#清理磁盘,删除关闭的容器、无用的数据卷和网络。
[root@localhost ~]#docker system prune -a
WARNING! This will remove: #提示
- all stopped containers #删除清理所有停止的容器
- all networks not used by at least one container #删除未被使用的网络
- all images without at least one container associated to them #未被使用的镜像
- all build cache #删除已建立的缓存
Are you sure you want to continue? [y/N] y #是否确定删除
Deleted Containers:
c1c122737e7edf35ff5b1798d399149143fc87d72fbde79e006a68a4147c7c07
db84e448dfcfe1484049494fe9a09c392af5e94f7700a70287a01afba7e04203
......
Total reclaimed space: 104.9MB
#再次查看容器,只剩下启动中的容器
[root@localhost ~]# docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
20fa2afa8ea5 centos:7 "bash" 16 minutes ago Up 16 minutes b1
eba89d8b2141 centos:7 "/bin/bash" 19 minutes ago Up 19 minutes a2
bc07d1376da3 centos:7 "/bin/bash" 37 minutes ago Up 37 minutes c1
docker run -cpu-period #设置调度周期时间1000~1000000
-cpu-quota #设置容器进程的CPU占用时间,要与调度周期时间成比例
--cpu-shares #设置多个容器之间的CPU资源占用比
--cpuset-cpus #绑核(第一个CPU编号从0开始)
-m 物理内存 [--memory-swap=总值]
--device-read-bps 设备文件:1mb/1M #限制读速度
--device-write-bps 设备文件:1mb/1M #限制写速度
--device-read-iops #限制读次数
--device-write-iops #限制写次数
docker system prune -a #清理磁盘,删除关闭的容器、无用的数据卷和网络。