Docker网络及资源控制

Docker网络

Docker使用Linux桥接,在宿主机虚拟一个Docker容器网桥(docker0),Docker启动一个容器时会根据Docker网桥的网段分配给容器一个IP地址,称为Container-IP,同时Docker网桥是每个容器的默认网关。因为在同一宿主机内的容器都接入同一个网桥,这样容器之间就能够通过容器的 Container-IP 直接通信。
Docker网桥是宿主机虚拟出来的,并不是真实存在的网络设备,外部网络是无法寻址到的,这也意味着外部网络无法直接通过 Container-IP 访问到容器。如果容器希望外部访问能够访问到,可以通过映射容器端口到宿主主机(端口映射),即 docker run 创建容器时候通过 -p 或 -P 参数来启用,访问容器的时候就通过[宿主机IP]:[容器端口]访问容器。

docker run -d[-i -t] -P 镜像名:标签                            #使用从32768开始的随机端口映射容器
docker run -d[-i -t] -p 宿主机端口:容器端口  镜像名:标签         #使用指定的宿主机端口映射容器

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Docker的网络模式

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。
Container: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。
None:该模式关闭了容器的网络功能。
Bridge:默认为该模式,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 表配置与宿主机通信。

自定义网络

tips: 安装Docker时,它会自动创建三个网络,bridge(创建容器默认连接到此网络)、 none 、host。

docker network ls
或
docker network list            #查看docker网络列表
 
#使用docker run创建Docker容器时,可以用 --net 或 --network 选项指定容器的网络模式
●host模式:使用 --net=host 指定。
●none模式:使用 --net=none 指定。
●container模式:使用 --net=container:NAME_or_ID 指定。
●bridge模式:使用 --net=bridge 指定,默认设置,可省略。

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host模式

相当于Vmware中的桥接模式,与宿主机在同一个网络中,但没有独立IP地址。
Docker使用了Linux的Namespaces技术来进行资源隔离,如PID Namespace隔离进程,Mount Namespace隔离文件系统,Network Namespace隔离网络等。
一个Network Namespace提供了一份独立的网络环境,包括网卡、路由、iptable规则等都与其他的Network Namespace隔离。 一个Docker容器一般会分配一个独立的Network Namespace。 但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Network Namespace, 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。
 

格式:
docker run -d[-i -t] --net=host 容器名或ID
 
例:
docker run -itd --name y4 --net=host nginx bash

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容器与宿主机共享网络namespace,即容器和宿主机使用同一个IP、端口范围(容器与宿主机或其它使用host模式的容器不能用同一个端口)、路由、iptables规则等网络资源。

container模式

和指定已存在的容器共享网络namespace,即这两个容器使用同一个IP、端口范围(容器与指定的容器不能用同一个端口)、路由、iptables规则等网络资源。

docker run --network=container:容器名|容器ID

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none模式

  • 每个容器都有独立的网络namespace,但是容器没有自己的eth0网卡、IP、端口等,只有lo网卡。
语法:
docker run --network=none

bridge模式

bridge模式是docker的默认网络模式,不用--net参数,就是bridge模式。

相当于Vmware中的 nat 模式,容器使用独立network Namespace,并连接到docker0虚拟网卡。通过docker0网桥以及iptables nat表配置与宿主机通信,此模式会为每一个容器分配Network Namespace、设置IP等,并将一个主机上的 Docker 容器连接到一个虚拟网桥上。    

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。 veth设备总是成对出现的,它们组成了一个数据的通道,数据从一个设备进入,就会从另一个设备出来。因此,veth设备常用来连接两个网络设备。
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 veth* 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。

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

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自定义网络

可以用来自定义创建一个网段、网桥、网络模式,从而可以创建容器时自定义容器IP

//创建自定义网络
#可以先自定义网络,再使用指定IP运行docker
docker network create --subnet 自定义网段 --opt "com.docker.network.bridge.name"="自定义网桥名"  自定义网络模式名
----------------------------------------------------------------------------------------------------------
#docker1 为执行 ifconfig -a 命令时,显示的网卡名,如果不使用 --opt 参数指定此名称,那你在使用 ifconfig -a 命令查看网络信息时,看到的是类似 br-110eb56a0b22 这样的名字,这显然不怎么好记。
#mynetwork 为执行 docker network list 命令时,显示的bridge网络模式名称。

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资源控制

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。

#查看
docker ps -a
cd /sys/fs/cgroup/cpu/docker/id号/
cat cpu.cfs_quota_us
cat cpu.cfs_period_us
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
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。

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设置单个容器进程能够使用的CPU使用率上限

针对新建的容器:
docker run --cpu-period 单个CPU调度周期时间(1000~1000000)  --cpu-quota 容器进程能够使用的最大CPU时间(>=1000)
 
针对已存在的容器:
修改 /sys/fs/cgroup/cpu/docker/容器ID/ 目录下的 cpu.cfs_period_us(单个CPU调度周期时间)  cpu.cfs_quota_us(容器进程能够使用的最大CPU时间)  文件的值
echo 数值 > cpu.cfs_quota_us
echo 数值 > cpu.cfs_period_us
 
可自行进行cpu压力测试
docker exec -it ui /bin/bash
vim /cpu.sh
#!/bin/bash
i=0
while true
do
let i++
done
 
chmod +x /cpu.sh
./cpu.sh
 
top	

设置CPU资源占用比

  • Docker 通过 --cpu-shares 指定 CPU 份额,默认值为1024,值为1024的倍数。
格式:
docker run --cpu-shares 容器进程最大占用CPU的份额(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 nginx
docker run -itd --name c2 --cpu-shares 1024 nginx
 
docker stats   #查看容器运行状态(动态更新)
 
#可自行分别进入容器,进行压力测试
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

设置容器绑定指定的CPU


语法:
docker run --cpuset-cpus CPUID1[,CPUID2,....]
 
可自行进行测试
进入容器,进行压力测试
yum install -y epel-release
yum install stress -y
stress -c 4
#退出容器,执行 top 命令再按 1 查看CPU使用情况。

对内存使用的限制

docker run -m 内存值  --memory-swap 内存和swap的总值
                    设置 0 或 不设置,表示swap为内存的2倍
					设置 -1,表示不限制swap的值,宿主机有多少容器即可使用多少
					设置 与 -m 一样的值,表示不使用swap
docker stats
 
/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。
 
例:
docker run -itd --name cc -m 300m --memory-swap=1g nginx /bin/bash
 
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。

对磁盘IO配额控制(blkio)的限制

ocker run --device-read-bps    磁盘设备文件路径:速率              #限制容器在某个磁盘上读的速度
           --device-write-bps   磁盘设备文件路径:速率              #限制容器在某个磁盘上写的速度
		   --device-read-iops   磁盘设备文件路径:次数              #限制容器在某个磁盘上读的次数
           --device-write-iops  磁盘设备文件路径:次数              #限制容器在某个磁盘上写的次数

--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。
docker run -itd --name jk --device-read-bps /dev/sda:1M  nginx /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。
docker run -itd --name io --device-write-bps /dev/sda:1mb nginx /bin/bash
 
可自行测试:
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
 
#清理docker占用的磁盘空间
docker system prune -a			#可以用于清理磁盘,删除关闭的容器、无用的数据卷和网络

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数据卷创建

宿主机目录或文件挂载到容器中

因为容器的数据是临时的,一旦容器被删除,数据将永久丢失。想要将容器中的数据持久化,可以将宿主机目录挂载到容器中。


语法:
docker run -d -v 宿主机目录:数据卷  镜像名称:标签   #将宿主机目录挂载到容器中
#挂载后的目录默认可读可写
##如果想要修改为只读,那么为
docker run -d -v 宿主机目录:数据卷:ro  镜像名称:标签

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共享数据卷容器的数据卷

语法:
docker run -d [--name] --volumes-from 存在的容器 镜像名称:标签

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容器互联(可以通过容器名称或连接别名通信)

语法:
#创建并运行源容器取名test01
docker run -dit --name test01 nginx bash
#创建并运行接收容器取名test02,使用--link选项指定连接容器test01以实现容器互联。
 
docker run -itd --name test02 --link test01:aa centos:7 bash
##--link 容器名:连接的别名
 
#进test02容器,ping test01,通过容器名称或者别名都可以通信
docker exec -it test02 bash
ping test01
ping aa 
#可以看到c1容器的IP地址
 
 
#创建容器test03,没有与test01做互联
docker run -dit --name test03 centos:7 bash
docker exec -it test03 bash      #进入容器
#通过test01的容器名称和别名,都无法和test01通信
# ping test01

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