文章目录
- 一、Cgroup 是什么？
- Cgroup 常用模块
- 二、使用stress工具测试CPU和内存
- 三、CPU 周期限制
- 四、CPU Core 控制
- 五、CPU 配额控制参数的混合使用
- 六、内存限额
- 七、Block IO 的限制
- 八、bps 和 iops 的限制
一、Cgroup 是什么？
1、Cgroup 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的机制。
2、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 常用模块
模块名称 | 作用 |
blkio： | 设置限制每个块设备的输入输出控制 |
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cgroup的监测跟踪能力,可以监测属于某个特定的cgroup的所有线程及运行在特定CPU上的线程 |
二、使用stress工具测试CPU和内存
1、使用Dockerfile来创建一个基于Centos的stress工具镜像
[root@zcy1 ~]# mkdir /opt/stress && cd /opt/stress
[root@zcy1 stress]# vim Dockerfile
FROM centos:7
MAINTAINER xu
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
[root@zcy1 stress]# docker build -t centos:stress .2、使用如下命令创建容器，命令中的–cpu-shares 参数值不能保证可以获得 1 个 vcpu 或 者多少 GHz 的 CPU 资源，它仅是一个弹性的加权值。
[root@zcy1 stress]# docker run -itd --cpu-shares 100 centos:stress注意： 默认情况下，每个 Docker 容器的CPU的份额都是1024，单独一个容器的份额是没有意义的。只有在同时运行多个容器时，容器的 CPU 加权的效果才能体现出来。
例如，
两个容器 A、B 的CPU份额分别是 1000 和 500 ，
在 CPU 进行时间片分配的时候，容器A比容器B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 A 一定能获得CPU 时间片。
比如容器 A 的进程一直是空闲的，
那么容器 B 是可以获取比容器 A 更多的 CPU 时间片。
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。
例如：cpu时间片：1秒
容器A：50% 0.5秒
容器B：25% 0.25秒
容器C：25% 0.25秒
CPU给容器充电是在平均值层面：CPU给A容器充0.5秒，给B容器充0.25秒’
3、可以通过cpu share可以设置容器使用cpu的优先级，比如启动了两个容器及运行查看cpu使用百分比
[root@zcy1 ]# docker run -tid --name cpu512 --cpu-shares 512 centos:stress stress -c 10 //容器产生10个子函数进程
[root@zcy1 ]# docker exec -it 880fdc bash
[root@fd3062272931 /]# top
[root@zcy1 ~]#docker run -dit --name cpu1024 --cpu-shares 1024 centos:stress stress -c 10
feafb76fbe83c8d481fc51895b45d33a23898ea61930e50212547da1b225231f
[root@zcy1 ~]#docker exec -it feafb bash
[root@feafb76fbe83 /]# top
可以看到两个cpu使用率因为限制的原因使用率相差了很多。
三、CPU 周期限制
- 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。与 --cpu-shares 不同的是,这种配置是指定一个绝对值，容器对 CPU 资源的使用绝对不会超过配置的值。
- cpu-period 和 cpu-quota 的单位为微秒（μs）。cpu-period 的最小值为 1000 微秒， 最大值为 1 秒（10^6 μs），默认值为 0.1 秒（100000 μs）。
cpu-quota 的值默认为 -1， 表示不做控制。cpu-period 和 cpu-quota 参数一般联合使用。 - 例如：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 1000000（即 1 秒），cpu-quota 设置为 200000（0.2 秒）。当然，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）
[root@zcy1 ~]#docker run -dit --cpu-period 100000 --cpu-quota 200000 centos:stress
18f70111142345f09913c0604ba0894c5c063da7a7b8878a0f2c209308659d82
[root@zcy1 ~]#docker exec -it 18f7 bash
[root@18f701111423 /]# cat /sys/fs/cgroup/cpu/cpu.cfs_period_us
100000
[root@18f701111423 /]# cat /sys/fs/cgroup/cpu/cpu.cfs_quota_us
200000
四、CPU Core 控制
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。
[root@docker ~]# docker exec -it 9e23fbd71e96 bash
[root@9e23fbd71e96 /]# cat /sys/fs/cgroup/cpuset/cpuset.cpus
0-1
[root@9e23fbd71e96 /]# stress -c 10 ##让容器产生5个子函数进程
[root@9e23fbd71e96 /]# top ###使用top命令查看cpu工作情况（top进去后按1，显示每个cpu的工作情况）
[root@docker ~]# docker exec 6949168ccc1b taskset -c -p 1
pid 1's current affinity list: 0,1
五、CPU 配额控制参数的混合使用
通过cpuset-cpus参数指定容器A使用cpu内核0，容器B只是用CPU内核1.
在主机上只有这两个容器使用对应cpu内核的情况，它们各自占用全部的内核资源，cpu-shares没有明显效果。
cpuset-cpus、cpuset-mems参数只在多核、多内存节点上的服务器上有效，并且必须与实际的物理配置匹配，否则也无法达到资源控制的目的。
在系统具有多个cpu内核的情况下，需要通过cpuset-cpus参数为容器设置cpu内核才能方便的进行测试。
[root@zcy1 ~]#docker run -dit --name cpu3 --cpuset-cpus 0 --cpu-shares 512 centos:stress stress -c 1
eb2ec158c9490ea520e451b3efe66abac83d2380f6b699aa405b950113eac362
[root@zcy1 ~]#docker exec -it eb2e bash
[root@eb2ec158c949 /]# top创建容器cpu3，仅使用cpu0核心，加权值为512
六、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，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
[root@docker ~]# docker run -it -m 200M --memory-swap=300M progrium/stress --vm 1 --vm-bytes 280M
--vm 1：启动1个内存工作线程
--vm-bytes 280M：每个线程分配280M内存默认情况下，容器可以使用主机上的所有空闲内存。
与cpu的cgroups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
注意：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。
[root@docker ~]# docker run -it -m 200M --memory-swap=300M progrium/stress --vm 1 --vm-bytes 310M
七、Block IO 的限制
默认情况下，所有容器能平等地读写磁盘，可以通过设置 --blkio-weight 参数来改变容器 block IO 的优先级。
–blkio-weight 与 --cpu-shares 类似，设置的是相对权重值，默认为500
在下面的例子中，容器 A 读写磁盘的带宽是容器 B 的两倍：
[root@docker stress]# docker run -it --name containA --blkio-weight 600 centos:stress
[root@210b2006b578 /]# cat /sys/fs/cgroup/blkio/blkio.weight
600八、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。
[root@zcy1 ~]#docker run -it --device-write-bps /dev/sda:5MB centos:stress
[root@e1006984e17b /]# dd if=/dev/zero of=test bs=1M count=1024 oflag=direct
^C10+0 records in
10+0 records out
10485760 bytes (10 MB) copied, 2.001 s, 5.2 MB/s
通过 dd 命令测试在容器中写磁盘的速度。因为容器的文件系统是在 host /dev/sda 上 的，
在容器中写文件相当于对 host /dev/sda 进行写操作。另外，oflag=direct 指定用 direct IO 方式写文件，
这样 --device-write-bps 才能生效。
结果表明限速 5MB/s 左右。作为对比测试，如果不限速，结果如下。
[root@d5bd7882008f /]# dd if=/dev/zero of=test bs=1M count=1024 oflag=direct
^C245+0 records in
245+0 records out
256901120 bytes (257 MB) copied, 0.161201 s, 1.6 GB/s
