docker资源控制

--------------------------------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。

1．CPU 资源控制

（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 1000~1000000。
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 test5 centos:7 /bin/bash

docker ps -a
CONTAINER ID ? IMAGE ? ? ?COMMAND ? ? ? CREATED ? ? ?STATUS ? ? ? PORTS ? ? NAMES
3ed82355f811 ? nginx:latest ? "/bin/bash" ? 5 days ago ? Up 6 hours ? ? ? ? ? ? test5

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

cat cpu.cfs_period_us?
100000
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cpu.cfs_period_us： 表示 CFS 调度周期的长度，以微秒为单位。
在每个周期内，容器可以使用指定比例的 CPU 时间。默认情况下，cpu.cfs_period_us 的值是 100000（即 100 毫秒）。

cpu.cfs_quota_us： 表示容器在 cpu.cfs_period_us 周期内能够使用的 CPU 时间量，同样以微秒为单位。
它定义了一个相对于周期的配额。如果设置为 -1，表示没有限制。如果设置为正值，表示在周期内的配额。
例如，如果 cpu.cfs_quota_us 设置为 50000，那么容器在一个周期内最多可以使用 50 毫秒的 CPU 时间。

在 Linux 的 CFS 调度器中，cpu.cfs_period_us 参数定义了一个周期，
而这个周期实际上是用来调度任务（包括容器）的基本时间单位。
然而，具体的一次调度的时间是由调度器决定的，并且这个时间在一般情况下是动态变化的。

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#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

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 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/3ed82355f81151c4568aaa6e7bc60ba6984201c119125360924bf7dfd6eaa42b/
echo 50000 > cpu.cfs_quota_us
docker exec -it 3ed82355f811 /bin/bash
./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）。

docker top test6 查看容器内PID和宿主机的映射关系。

root 23754 23729 49 15:52 pts/1 00:01:55 ?/bin/bash ./cpu.sh
root 是用户名。
23754 是进程在宿主系统上的 PID。
23729 是进程在容器内部的 PID。
15:52 是进程的启动时间。
pts/1 是终端类型和编号。
00:01:55 是进程的运行时间。
/bin/bash ./cpu.sh 是进程的命令

（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 -y stress

#stress 是一个用于模拟系统负载的工具，它可以测试系统在高负载条件下的稳定性。

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

#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

可以看到在 CPU 进行时间片分配的时候，容器 c2 比容器 c1 多一倍的机会获得 CPU 的时间片。
但分配的结果取决于当时主机和其他容器的运行状态， 实际上也无法保证容器 c1 一定能获得 CPU 时间片。
比如容器 c1 的进程一直是空闲的，那么容器 c2 是可以获取比容器 c1 更多的 CPU 时间片的。
极端情况下，例如主机上只运行了一个容器，即使它的 CPU 份额只有 50，它也可以独占整个主机的 CPU 资源。

Cgroups 只在容器分配的资源紧缺时，即在需要对容器使用的资源进行限制时，才会生效。
因此，无法单纯根据某个容器的 CPU 份额来确定有多少 CPU 资源分配给它，
资源分配结果取决于同时运行的其他容器的 CPU 分配和容器中进程运行情况。

docker run -itd --name c1 --cpu-shares 256 centos:7
docker run -itd --name c2 --cpu-shares 768 centos:7
docker run -itd --name c3 --cpu-shares 2048 centos:7

（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 test7 --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

#退出容器，执行 top 命令再按 1 查看CPU使用情况。

2．对内存使用的限制
//-m(--memory=) 选项用于限制容器可以使用的最大内存
docker run -itd --name test8 -m 512m centos:7 /bin/bash

docker stats
CONTAINER ID ? NAME ? ? ?CPU % ? ? MEM USAGE / LIMIT ? ?MEM % ? ? NET I/O ? ? ? ? ?BLOCK I/O ? ? PIDS
a14d2b1ecf6d ? test8 ? ? 0.00% ? ? 404KiB / 512MiB ? ? ?0.08% ? ? 656B / 0B ? ? ? ?0B / 0B ? ? ? 1

//限制可用的 swap 大小， --memory-swap
docker run -itd --name test10 -m 512m --memory-swap=1g centos:7

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 512m --memory-swap=1g 的含义为：容器可以使用 512M 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）。

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 test11 --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 test12 --device-write-bps /dev/sda:1mb centos:7 /bin/bash

#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

如果你在使用 dd 命令时不加 oflag=direct 参数，数据写入可能会经过文件系统缓存，
这会导致速度变快，因为数据首先被缓存到内存中，然后再写入磁盘。

使用 oflag=direct 参数会禁用文件系统缓存，直接将数据写入磁盘，
更真实地测试设备的性能，因为它模拟了直接写入物理设备的情况。

-----------------------------一般不限制-------------------------------------------------------
--device-read-iops ：限制读某个设备的iops（次数）
docker run -itd --name test13 --device-read-iops /dev/sda:100 centos:7
设备的读取操作为每秒 100 次
?
--device-write-iops ：限制写入某个设备的iops（次数）
docker run -itd --name test14 --device-write-iops /dev/sda:50 centos:7
限制写入操作为每秒 50 次

#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