一 cgroups简介

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。

1.1 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时间片数量以及磁盘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。

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。

二 cpu时间片的概念

时间片即CPU分配给各个程序的时间，每个线程被分配一个时间段，称作它的时间片，即该进程允许运行的时间，使各个程序从表面上看是同时进行的。如果在时间片结束时进程还在运行，则CPU将被剥夺并分配给另一个进程。如果进程在时间片结束前阻塞或结束，则CPU当即进行切换。而不会造成CPU资源浪费。

在宏观上：我们可以同时打开多个应用程序，每个程序并行不悖，同时运行。但在微观上：由于只有一个CPU，一次只能处理程序要求的一部分，如何处理公平，一种方法就是引入时间片，每个程序轮流执行。

三对CPU使用的限制

CPU在处理进程的时候实际上是在一个周期内，我给这个进程分配的时间，让时间分片再让CPU进行处理

CPU时间默认为100ms

如果说此时我只想单独让进程1单独享受CPU 50%的速度，那么就要分配给进程1 50ms的时间，另外两个可以平均分配剩下的50%的调度周期即50ms的时间，也可以自定义进程2使用40%，那么进程3就只能使用10%，三个进程的时间周期，加在一起必须是100ms，如果设定超过了100ms，CPU在满负荷运行的状态下，可能会出现进程卡死，或者宕机的危险

假设我们不想使用默认的时间，可以自己设置，但是三个进程的周期时间加在一起也必须是我们设定的时间范围。

在特殊的一些场景是可以超负荷运行CPU的，但是一直超负荷运行，肯定是不现实的，所以还是要在范围值内合理分配进程的使用率。

1）设置CPU的使用率上限

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 （单位微秒）。

而容器的CPU配额必须不小于1ms，即 --cpu-quota 的值必须 >= 1000。

2）查看容器的默认CPU使用限制

如果说现在有5个容器正在同时运行，此时有一台容器没有做CPU的限制，此时这台没有做限制的容器突然出现了bog，使CPU的使用率达到了顶峰，但是别的容器也在同时在运行，这样就会是的CPU超负荷运作，会使得机器宕机。这样别的容器业务也会停止。

3）进行压力测试

4）创建容器时设置CPU使用时间限制

5）对已存在的容器进行CPU限制

6) 社会容器进程占用两个CPU使用率都达到100%

在多数情况下，如果允许容器进程完全占用两个CPU，则可以将cpu-priod设置为100000微秒（即0.1秒），cpu-quota设置为200000微秒（即0.2秒）

1. 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。

2. 创建两个容器，设置CPU资源占用比（动态分配）

压测检查 docker stats

关闭一台容器关闭两台容器

可以看到在 CPU 进行时间片分配的时候，容器 a2比容器a1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a1一定能获得 CPU 时间片比如容器a1的进程一直是空闲的，那么容器a2 是可以获取比容器a1更多的 CPUY 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 cCPU 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。

3. 设置容器绑定指定的CPU（绑核）

注意：CPU编号从0开始。编号1、3代表第二个核和第四个核。

四对内存使用的限制

4.1 限制容器可以使用的最大内存

-m （或--memory=）选项用于限制容器可以使用的最大内存

4.2 不做限制

限制可用的swap大小，--memory-swap

注意:--memory-swap 是必须要与--memory一起使用

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700（1g-300M）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）

五对磁盘IO的配置控制（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。

--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。

--device-read-iops :限制读某个设备的iops (次数)

--device-write-iops :限制写入某个设备的iops ( 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。
 例: docker run -itd --name test9 --device-read-bps /dev/sda:1M centos:7 /bin/bash
 #表示该容器每秒只能读取1M的数据量
 
 --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 test10 --device-write-bps /dev/sda:1mb centos:7 /bin/bash
 #表示该容器每秒只能写入1M的数据量
 
 --device-read-iops :限制读某个设备的iops (次数)
 --device-write-iops :限制写入某个设备的iops ( 次数)

5.1 创建容器，不限制写速度

5.2 创建容器，并限制写速度

六清除docker占用的磁盘空间

docker system prune -a 可用于清理磁盘，删除关闭的容器、无用的数据卷和网络。

七使用run创建容器的时候出现这个问题解决方案

报错的意思就是没有开启IP转发功能导致的

八总结

8.1 对cpu的限制参数

docker run  --cpu-period  设置CUP周期时间

            --cpu-quota    设置单个容器的CPU使用上限

            --cpu-shares   设置容器CPU时间占用比，只在多个容器同时运行，且CPU资源紧张时有效

            --cpuset-cpus   设置容器与一个或者多个CPU绑定（0 ~ n-1，多个CPU用， 号间隔）

8.2 对内存的限制

对容器可用内存/swap做限制
docker run  -m 物理内存 [--memory-swap=总值]

8.3 对磁盘IO的限制

--device-read-bps  设备文件：1mb/1M（速度）  对容器在磁盘上读的速度做限制
--device-write-bps                     对容器在磁盘上写的速度做限制
--device-read-iops                  对容器在磁盘上读的次数做限制
---device-write-biopsps              对容器在磁盘上写的次数做限制
              
docker system prune -a  清空docker本地无用的磁盘空间

云原生Docker篇---Docker Cgroups资源控制管理