Docker之Cgroup资源配置

2023-10-10 10:07:04

一.Cgroup相关概念

Docker 使用cgrqup控制资源，K8S 里面也有limit（使用上限）
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 Control group 的简写，是 Linux 内核提供的一种限制所使用物理资源的机制，包括 CPU、内存和 IO 基本覆盖了常见的资源配额和使用量控制
Cgroup是一种资源控制手段,也是容器隔离的6个名称空间的一种实现手段

Docker通过cgroup来控制容器使用的资源配额，包括CPU、内存、磁盘（指定使用哪块磁盘、磁盘i/o）三大方面，基本覆盖了常见的资源配额和使用量控制。
Cgroup 是Control Groups 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i/o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。这些具体的资源管理功能称为Cgroup子系统，有以下几大子系统实现:

blkio:设置限制每个块设备的输入输出控制。例如:磁盘，光盘以及 usb 等等。
CPU:使用调度程序为cgroup任务提供cPU的访问。
cpuacct:产生cgroup任务的CPU资源报告。
cpuset:如果是多核心的 CPU，这个子系统会为cgroup任务分配单独的 CPU和内存。
devices:允许或拒绝cgroup 任务对设备的访问。
freezer:暂停和恢复cgroup任务。
memory:设置每个cgroup 的内存限制以及产生内存资源报告。
net_cls:标记每个网络包以供cgroup方便使用。
ns:―命名空间子系统。
perf_event:增加了对每个group的监测跟踪的能力，可以监测属于某个特定的 group的所有线程以及运行在特定CPU上的线程。

二.CPU使用率的控制

2.1、利用stress 压力测试工具来测试

mkdir /opt/stress
cd    /opt/stress
vim   Dockerfile

FROM centos:7
RUN yum -y install wget
RUN wget -O /etc/yum.repos.d/epel.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/epel-7.repo		
RUN yum -y install stress		


cd /opt/stress/
systemctl restart docker.service		
docker build -t centos:stress .

2.2、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。
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。
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。

docker run -itd --name cpu512 --cpu-shares 512 centos:stress stress -c 10    
docker run -itd --name cpu1024 --cpu-shares 1024 centos:stress stress -c 10

查看容器的资源使用状态（动态更新）
docker stats

2.3、限制 CPU 使用周期

Docker提供了 --cpu-period、–cpu-quota 两个参数控制容器可以分配到的cpu时钟周期

–cpu-period 是用来指定容器对cpu的使用要在多长时间内做一次重新分配
–cpu-quota 是用来指定在这个周期内，最多可以有多少时间用来跑这个容器 cpu-period和cpu-quota的单位为微秒，cpu-period的最小值为1000微妙，最大值为1秒，默认值为0.1秒（100000）cpu-quota默认值为 -1，表示不做控制，cpu-period和cpu-quota参数一般联合使用

容器进程需要每1秒使用单个CPU的0.2秒时间，可以将cpu-period 设置为100000(即1秒)，cpu-quota设置为 20000 (0.2 秒)。

docker run -itd --cpu-period 100000 --cpu-quota 20000 centos:stress
#也可以停止容器后修改下面两个文件参数做容器cpu周期做控制

cat /sys/fs/cgroup/cpu/docker/容器id/cpu.cfs_quota_us
cat /sys/fs/cgroup/cpu/docker/容器id/cpu.cfs_period_us

2.4、限制 CPU 内核使用

可以通过配置，使得某些程序独享 CPU 内核，以提高其处理速度
对多核CPU的服务器，Docker还可以控制容器运行使用哪些CPU内核**，即使用–cpuset-cpus参数。这对具有多CPU的服务器尤其有用，可以对需要高性能计算的容器进行性能最优的配置。**

docker run -itd --name cpu1 --cpuset-cpus 0-1 centos:stress

cat /sys/fs/cgroup/cpuset/docker/[容器ID]/cpuset.cpus

docker exec -it cpu1 /bin/bash -c "stress -c 10"

三.内存限额

与操作系统类似，容器可使用的内存包括两部分:物理内存和 Swap。

Docker 通过下面两组参数来控制容器内存的使用量。
-m 或–memory:设置内存的使用限额(上限)，例如100M、1024M。–memory-swap:设置内存+swap 的使用限额。

#执行如下命令允许该容器最多使用200M的内存和300M 的swap
docker run -itd --name test1 -m 512m centos:stress /bin/bash

#与CPU的agroups 配置类似,Docker会自动为容器在目录/sys/fs/cgroup/memory/docker/<容器的完整长ID>中创建相应cgroup 配置文件

#如果让工作线程分配的内存超过 300M，分配的内存超过限额，stress线程报错，容器退出
docker run -it -m 200m --memory-swap=300m progrium/stress --vm 1 --vm-bytes 310m

四.Block IO的限制

默认情况下，所有的容器能平等的读写磁盘，可以通过设置–blkio-weight参数来设置容器的Block IO的优先级。–blkio-weight与 --cpu-shares类似设置的相对权重值，默认值为500

例如设置容器A读写磁盘的带宽是容器B的两倍
docker run -itd --name testA --blkio-weight 600 centos:stress /bin/bash

docker run -itd --name testB --blkio-weight 300 centos:stress /bin/bash

cat /sys/fs/cgroup/blkio/docker/容器id/blkio:weight

五.bps 和iops 的限制

bps是byte per second，每秒读写的数据量。
iops 是io per second，每秒IO的次数。

可通过以下参数控制容器的bps 和iops：
–device-read-bps，限制读某个设备的bps
–device-write-bps，限制写某个设备的bps
–device-read-iops，限制读某个设备的iops
–device-write-iops，限制写某个设备的iops

#下面的示例是限制容器写/dev/sda 的速率为5MB/s
[root@localhost ~]# docker run -it --device-write-bps /dev/sda:5MB centos:stress 
[root@5acc22af94b4 /]# dd if=/dev/zero of=test bs=1M count=100 oflag=direct
100+0 records in
100+0 records out
104857600 bytes (105 MB) copied, 20.0086 s, 5.2 MB/s
[root@5acc22af94b4 /]# exit 
[root@localhost ~]# docker run -it centos:stress 
[root@d37d4c11673a /]# dd if=/dev/zero of=test bs=1M count=100 oflag=direct
100+0 records in
100+0 records out
104857600 bytes (105 MB) copied, 0.260101 s, 403 MB/s

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