docker的资源控制和数据管理
Docker资源管理
一.CPU资源控制
1.1 cgroups概述
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。
cgroups有四大功能：
- 资源限制：可以对任务使用的资源总额进行限制
- 优先级分配：通过分配的cpu时间时数量以及磁盘IO带宽大小，实际上相当于控制了任务运行优先级
- 资源统计：可以统计系统的资源使用量，如cpu时长，内存用量等
- 任务控制：cgroup可以对任务执行挂起、恢复等操作
1.2 设置cpu的使用率上限（重点）
- 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10001000000（--cpu-period的 单位为：微秒）。 - 而容器的CPU配额必须不小于1ms,即--cpu-quota的值必须>=1000。
##（1）运行一个容器
[root@localhost ~]# docker run -itd --name c1 centos:7 /bin/bash
[root@localhost ~]# docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
18f71b9394b5 centos:7 "/bin/bash" 14 seconds ago Up 14 seconds
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
##（2）查看容器默认cpu使用率（主要要知道路径，方便以后查看），默认的容器cpu是没有限额的
1. cd /sys/fs/cgroup/cpu/docker/
#cpu使用率的两个文件--cpu-quota和--cpu-period都此文件夹内
2. cd 18f71b9394b508d5ac3499a01f31bed96a33a94e09a112935f9f5af1cc39a98c/
#进入容器id号文件夹
3. cat cpu.cfs_quota_us
-1
#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5占用0000100000-508的CPU。
4. cat cpu.cfs_period_us
100000
#cpu.cfs_period_us:表示该cpu分配的周期（微秒，所以文件中用us表示），默认为100000
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
##（3）进行cpu压力测试
[root@localhost ~]# docker ps -a
[root@localhost ~]# docker exec -it c1 bash
[root@18f71b9394b5 /]# vi /cpu.sh
#脚本内容：
#!/bin/bash
i=0
while true
do
let i++
done
#切换设备，用top命令查看容器cpu使用率
chmod +x /cpu.sh
./ cpu.sh
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
## (4) 修改cpu使用率
[root@localhost ~]# docker run -itd --name c2 --cpu-quota 50000 centos:7
[root@localhost ~]# docker ps -a
[root@localhost ~]# cd /sys/fs/cgroup/cpu/docker/db7d3daa7617bd7b8d13aebf61dd8fec32f8b2738a69f845828cf657fc2490d4/
[root@localhost db7d3daa7617bd7b8d13aebf61dd8fec32f8b2738a69f845828cf657fc2490d4]# ls
cgroup.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
1.运行一个新的容器
2.查看容器默认cpu使用率
3.进行cpu压力测试
两种方法更改cpu的利用率：
1.在docker -run的时候加上--cpu-period或者quota 数值定义
2.修改cpu.cfs_period_us或者cpu.cfs_quota_us数值，这种方法可以在容器运行时修改cpu使用率比较灵活
1.3 设置cpu资源占用比（--cpu shares）
设置多个容器时才有效
1.3.1 启动时定义两个容器的cpu资源占用比
主机名：192.168.10.10
#（1）启动容器时定义两台主机的资源占用比
docker run -itd --name c1 --cpu shares 1024 centos:7(主机1设置)
docker run -itd --name c2 --cpu shares 2048 centos:7(主机2设置）
#（2）使用stress在两个容器上进行压测
c1容器
docker ps -a #查看容器运行状态
docker exec -it c1 bash #进入容器操作
yum install -y epel-release #安装epel在线源
yum install -y stress #安装压测工具
stress -c 4 #4核压测，服务器有几核开几核
--------------------------------------------------------------------
c2容器
docker ps -a #查看容器运行状态
docker exec -it c2 bash #进入容器操作
yum intall -y epel-release #安装epel在线源
yum install -y stress #安装压测工具
stress -c 4 #4核压测，服务器有几核开几核
#使用top查看只能查看到那个程序在运行，资源占比是多少，这里我们使用docker stats
docker stats #查看容器使用资源
cd /sys/fd/cgroup/cpu/docker/
cat cpu.shares
2048 #这里反馈2048，就是我们前面设置的cpu运行占有比的份额
1.4 设置容器绑定指定的cpu(--cpuset-cpus)
#本次实例已经设置虚拟机为4核cpu，--cpuset-cpus的cpu核数为0、1、2、3
docker run -itd --name c3 --cpuset-cpus 1,3 centos:7 bash
docker ps -a #查看是否容器是否成功运行
docker exec -it c3 bash #进入容器
yum install -y epel-release #yum安装epel源
yum install -y stress #安装stress压测软件
stress -c 4 #测试cpu
#开启另一个终端
top #这时候可以看到时1号cpu和3号cpu在使用
总结：
总结：
docker run --cpu-period #表示的是设置CPU调度周期周期，默认值是100-100000，单位是us，即0.1s
•--cpu-quota #设置容器可以使用的最大的CPU时间，配合--cpu-period值使用。如果—cpu-quota=200000，即0.2s。那就是说在0.1s周期内改容器可以使用0.2s的CPU时间，显然1个CPU是无法满足要求的，需要至少2个CPU才能满足。要与调度周期时间成比例。
•--cpu-shares #容器使用CPU的权重，默认值是1024，数值越大权重越大。该参数仅当有多个容器竞争同一个CPU时生效。对于单核CPU，如果容器A设置为--cpu-shares=2048，容器B设置为--cpus-shres=1024，仅当两个容器需要使用的CPU时间超过整个CPU周期的时候，容器A会被分配66%的CPU时间，容器B被分配33%的CPU时间，大约是2:1；对于多核CPU，仅当多个容器竞争同一个CPU的时候该值生效
--cpuset-cpus #绑核 （第一个cpu从0开始）
二.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
--memory-swap 和 --memory 一起使用可以限制swap 的大小。
正常情况下，--memory-swap 的值包含容器的可用内存和可用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
- 如果 --memory-swap 设置为0或者 不设置，则容器可以使用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 的值为 -1 ，它表示容器程序使用的内存受限，而可以使用的swap空间不受限制（宿主机有多少swap，容器就可以使用多少）
MIB 2为的底数
MB 10为底数的值
1KiB = 2^10 1024 1MiB = 2^20 1048576 1024Ki 1GiB = 1,073,741,824
1KB = 10^3 1000 1MB=10^6 1000000 1GB=10^9 1TB
TiB 2^40 - 10^12
三.对磁盘IO的限制
#(1)
--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 test --device-read-bps /dev/sda:1M centos:7 /bin/bash
#(2)
--device-write-bps: 限制某个设备上的写速度（数据量），单位可以是kb，mb（M）或者gb。
例： docker run -itd --name test --device-write-bps /dev/sda:1M centos:7 /bin/bash
#(3)
--device-read-iops : 限制读某个设备的iops(次数）
#(4)
--device-write-iops: 限制写入某个设备iops(次数)
#(5)
#清理dockers占用的磁盘空间
docker system prune -a
实例：
#创建容器，并限制写速度
[root@host103 ~]# docker run -itd --name test4 --device-write-bps /dev/sda:1mb centos:7 bash
#通过dd来验证写速度,oflag=direct可以规避文件系统的地址，防止文件系统卸载缓存当中
[root@98dbd982b24c /]# dd if=/dev/zero of=/opt/test.out bs=10M count=10 oflag=direct
10+0 records in
10+0 records out
10485760 bytes (10 MB) copied, 10.0035 s, 1.0 MB/s
Docker数据卷管理
管理Docker 容器中数据主要有两种方式：数据卷（Data Volumes） 和数据卷容器（DataVolumes Containers） 。容器都是有生命周期的，如果要保证容器内的数据内容能够持久化，那么就需要做数据卷
2.1 创建数据卷与数据卷与宿主机的同步
数据卷是一个供容器使用的特殊目录，位于容器中，可将宿主机的目录挂载到数据卷上，对数据卷的修改操作立即可见 ，并且更新数据不会影响镜像，从而实现数据在宿主机与容器之间的迁移。数据卷使用类似于Linux下对目录进行的mount操作。
2.1.1 命令格式
#创建数据卷
docker run -v 数据卷名称
#创建数据卷并挂在到宿主机目录
docker run -v 宿主机目录:数据卷目录
2.1.2 实例
(1)创建数据卷
#当前宿主机没有/var/www目录
[root@localhost ~]# ls /var/www
ls: 无法访问/var/www: 没有那个文件或目录
#宿主机目录/var/www 挂载到容器中/data1.
#注意:宿主机本地目录的路径必须是使用绝对路径。如果路径不存在，Docker 会自动创建相应的路径.
#-v 选项可以在容器内创建数据卷
[root@localhost ~]# docker run -v /var/www:/data1 --name c3 -itd centos:7 bash
b3b40d48802b9cefe23868b52f081c25ab56eeee0290fd4a647f99edfcef059d
#目录已经创建成功
[root@localhost ~]# ls /var/www -d
/var/www
#进入容器c3，查看容器内容,已经新增了一个data1目录，说明数据卷创建成功
[root@localhost ~]# docker exec -it c3 bash
[root@b3b40d48802b /]# ls
anaconda-post.log data1 etc lib media opt root sbin sys usr
bin dev home lib64 mnt proc run srv tmp var
(2)验证数据卷与宿主机的同步性
#宿主机复制文件到同步文件夹/var/www
[root@localhost ~]# cp /etc/passwd /etc/shadow /opt
[root@localhost opt]# mv passwd shadow /var/www/
#进入容器c3查看文件是否同步成功
[root@localhost ~]# docker exec -it c3 bash
[root@b3b40d48802b /]# ll data1/
total 8
-rw-r--r-- 1 root root 2122 Jun 26 11:53 passwd
---------- 1 root root 1202 Jun 26 11:53 shadow
创建数据并挂在一个主机目录到数据卷中
验证数据卷与宿主机的同步性
2.2 数据卷容器-子容器继承父容器
如果需要在容器之间共享一些数据，最简单的方法就是使用数据卷容器。数据卷容器是一个普通的容器，专门提供数据卷给其他容器挂载使用
2.2.1 命令格式
docker run -v --volumes-from 数据卷容器
2.2.2 实例
#在一个容器c3上创建两个数据卷
[root@localhost ~]# docker run --name c4 -v /data1 -v /data2 -itd centos:7 bash
6cda24d983a5934e1395eae025e0286020212e467ebe054c5055fa648a1a113b
#在data1和data2上各创建一个txt文件
[root@6cda24d983a5 /]# echo "this is data1" > /data1/abc.txt
[root@6cda24d983a5 /]# echo "this is data2" > /data2/123.txt
[root@6cda24d983a5 /]# exit
exit
#使用 --volumes-from 挂载 c4 容器中的数据卷到新容器c5中
[root@localhost ~]# docker run -itd --name c5 --volumes-from c4 centos:7 bash
c40c7bf75b9f206c68b03f6929af1b91e530fbb09018cc39d1c822ca355cc612
[root@c40c7bf75b9f /]# cat data1/abc.txt
this is data1
[root@c40c7bf75b9f /]# cat data2/123.txt
this is data2
2.3 容器互联
容器互联是通过容器的名称在容器间建立一条专门的网络通信隧道。简单点说，就是会在源容器和接收器之间建立一条隧道，接收容器可以看到源容器指定的信息
2.3.1 命令格式
docker run -v --link 原容器名:容器别名
#别名可以自定义，建议和容器名一样
ping 容器名或容器id
#在第一次ping过后，会显示连接容器ip地址
2.3.2 实例
#创建或用已经创建好的容器，这里使用已经创建好的容器c5
[root@localhost ~]# docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
c40c7bf75b9f centos:7 "bash" 56 minutes ago Up 56 minutes c5
#创建并运行容器，取名为c6. --link 容器名：连接的别名
[root@localhost ~]# docker run -itd --name c6 --link c5:c5 centos:7 bash
ca635030890a9dbd1f559dd2eb6046f321f829fbcb45f84e68cda8c56f2b9261
#exec进入容器c6，连接容器容器c5（ping）
[root@ca635030890a /]# ping c5
PING c5 (172.17.0.6) 56(84) bytes of data.
64 bytes from c5 (172.17.0.6): icmp_seq=1 ttl=64 time=0.155 ms
64 bytes from c5 (172.17.0.6): icmp_seq=2 ttl=64 time=0.050 ms
64 bytes from c5 (172.17.0.6): icmp_seq=3 ttl=64 time=0.050 ms
^C
##这时c5的ip地址显示了
\
