Cgroup 资源配置---CPU、内存和磁盘

Cgroup 资源配置---CPU、内存和磁盘

一、Cgroup 资源配置方法

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 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，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:```html/xmlblkio 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 的内存。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。

补充：cpu在一个时刻（时间上的一个点）只会给一个进程提供算例；3.5GHZ是频率，表示给进程提供算例的频率；时间分片，就是cpu在一段时间里，将这一段时间中再次划分时间段，在这些时间段中给不同的进程提供算例（一个时间只能供一个进程）。 # 二、使用stress工具测试CPU 和内存 使用Dockerfile来创建一个基于Centos的stress工具镜像。 ```html/xml mkdir /opt/stress vim /opt/stress/Dockerfile FROM centos:7 MAINTAINER li RUN yum install -y wget RUN wget -O /etc/yum.repos.d/epel.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/epel-7.repo RUN yum install -y stress cd /opt/stress/ docker build -t centos:stress .

1、设置CPU的权重

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。

docker run -itd --cpu-shares 100 centos:stress

```html/xml说明:默认情况下，每个Docker容器的CPU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份额分别为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。如果容器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。 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。 ```html/xml //先创建两个容器 //容器产生10个子函数进程，设置cpu优先级为512 docker run -tid --name cpu512 --cpu-shares 512 centos:stress stress -c 10 //容器产生10个子函数进程，设置cpu优先级为1024 docker run -tid --name cpu1024 --cpu-shares 1024 centos:stress stress -c 10 docker ps -a //进入容器使用top查看cpu使用情况 docker exec -it c6067932d3a6 bash top exit //进容器使用top对比两个容器的%CPU，比例是1:2 docker exec -it f6a39487959d bash top exit

2、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。```html/xml--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(us)。 cpu-period 的最小值为1000微秒，最大值为1秒(10^6 us)，默认值为 0.1 秒（100000 us)。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)。

```html/xmldocker run -tid --cpu-period 100000 --cpu-quota 200000 centos:stressdocker exec -it ecd11f31e2bb bashcat /sys/fs/cgroup/cpu/cpu.cfs_period_us100000cat /sys/fs/cgroup/cpu/cpu.cfs_quota_us200000

 ### 3、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 ```html/xml docker run -tid --name cpu1 --cpuset-cpus 0-1 centos:stress

执行以上命令需要宿主机为双核，表示创建的容器只能用0、1两个内核。最终生成的cgroup的CPU内核配置如下;```html/xmldocker exec -it 30bc930bfa59 bash

cat /sys/fs/cgroup/cpuset/cpuset.cpus0-1

 通过下面指令可以看到容器中进程与 CPU 内核的绑定关系，达到绑定CPU内核的目的。 //容器内部第一个进程号pid为1被绑定到指定CPU上运行 docker exec 30bc930bfa59 taskset -c -p 1 ### 4、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 参数为设置容器CPU内核才能方便地进行测试。 ```html/xml //测试前需要将宿主系统修改为4核心CPU //创建两个容器,分别指定不同的cpu docker run -tid --name cpu2 --cpuset-cpus 1 --cpu-shares 512 centos:stress stress -c 1 docker run -tid --name cpu0 --cpuset-cpus 0 --cpu-shares 1024 centos:stress stress -c 1 top //记住按1查看每个核心的占用 我这个服务器上只有两cpu资源有限

5、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。```html/xml-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。 ```html/xml 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

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。```html/xmldocker run -it -m 200M --memory-swap=300M progrium/stress --vm 1 --vm-bytes 310M

 # 三、Block lO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。 ```html/xml docker run -it --name container_A --blkio-weight 600 centos:stress cat /sys/fs/cgroup/blkio/blkio.weight 600 docker run -it --name container_B --blkio-weight 300 centos:stress cat /sys/fs/cgroup/blkio/blkio.weight 300

四、bps和iops的限制

bps是byte per second，每秒读写的数据量(吞吐量)。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:```html/xml--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.  上图说明：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 lO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。 ```html/xml docker run -it centos:stress dd if=/dev/zero of=test bs=1M count=1024 oflag=direct #-----------------------输出内容------------------------------- ^C980+0 records in 980+0 records out 1027604480 bytes (1.0 GB) copied, 0.93197 s, 1.1 GB/s

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