Docker底層技術(shù)Namespace Cgroup應(yīng)用詳解

更新時(shí)間：2019年10月29日 08:20:00 作者：51cto

在本篇文章里小編給大家整理的是關(guān)于Docker底層技術(shù)Namespace Cgroup應(yīng)用的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要的朋友們學(xué)習(xí)下。

Docker底層技術(shù)：

docker底層的2個(gè)核心技術(shù)分別是Namespaces和Control groups

Namespace：是容器虛擬化的核心技術(shù)，用來(lái)隔離各個(gè)容器，可解決容器之間的沖突。

主要通過(guò)以下六項(xiàng)隔離技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)：
有兩個(gè)偽文件系統(tǒng)：/proc和/sys/

UTS:允許每個(gè)container擁有獨(dú)立的hostname（主機(jī)名）和domainname（域名）,使其在網(wǎng)絡(luò)上可以被視作一個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)而非Host上的一個(gè)進(jìn)程。
IPC：contaner中進(jìn)程交互還是采用linux常見(jiàn)的進(jìn)程間交互方法，包括常見(jiàn)的信號(hào)量，消息隊(duì)列和共享內(nèi)存。container的進(jìn)程間交互實(shí)際上還是host上具有相同pid中的進(jìn)程交互。
PID：不同用戶的進(jìn)程就是通過(guò)pid namesapce隔離開(kāi)的，且不同namespace中可以有相同pid。所有的LXC（linux containers）進(jìn)程在docker中的父進(jìn)程為docker進(jìn)程，每個(gè)LXC進(jìn)程具有不同的namespace。
NET：不同用戶的進(jìn)程就是通過(guò)pidnamespace隔離開(kāi)的，且不同namespace中可以有相同pid。所有的LXC進(jìn)程在docker中的父進(jìn)程為docker進(jìn)程，每個(gè)lxc進(jìn)程具有不同的namespace。
MNT：文件系統(tǒng)的掛載點(diǎn)。
USRE：每個(gè)container可以有不同的user和groupid，也就是說(shuō)可以在container內(nèi)部用container內(nèi)部的用戶執(zhí)行程序而非Host上的用戶。

只要解耦了這6項(xiàng)，其他系統(tǒng)資源即便有共用的情況，計(jì)算機(jī)也認(rèn)為是在兩個(gè)不同的系統(tǒng)中。

cgroup（控制程序?qū)Y源的占用）

實(shí)現(xiàn)cgroup是的主要目的是為不同用戶層面的資源管理，提供一個(gè)統(tǒng)一化的接口。從單個(gè)進(jìn)程的資源控制到操作系統(tǒng)層面的虛擬化。

cgroup的作用：

1）資源的限制：cgroup可以對(duì)進(jìn)程組使用的資源總額進(jìn)行限制。
2）優(yōu)先級(jí)分配：通過(guò)分配的cpu時(shí)間片數(shù)量及磁盤(pán)IO帶寬大小，實(shí)際上就是相當(dāng)于控制了進(jìn)程運(yùn)行的優(yōu)先級(jí)
3）資源統(tǒng)計(jì)：Cgroup可以統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)資源使用量。比如cpu使用時(shí)間，內(nèi)存使用量等。
可用于按量計(jì)費(fèi)。
4）進(jìn)程控制：可以對(duì)進(jìn)程組執(zhí)行掛起，恢復(fù)等操作。

cgroup的應(yīng)用：

1）內(nèi)存和交換分區(qū)的限制：

容器內(nèi)包括兩個(gè)部分：物理內(nèi)存和swap

在docker中可以通過(guò)參數(shù)控制容器內(nèi)存的使用：

-m或--memory：設(shè)置內(nèi)存的使用限額

--memory-swap：設(shè)置swap（交換分區(qū)）的使用限額

//基于centos鏡像，限制內(nèi)存為200M，交換分區(qū)的內(nèi)存為300M

[root@sqm-docker01 ~]# docker run -it -m 200M --memory-swap 300M centos

進(jìn)入容器查看限制的內(nèi)存：

[root@05a0be7b870a /]# cat /sys/fs/cgroup/memory/memory.limit_in_bytes 
209715200  #顯示的是字節(jié)

[root@05a0be7b870a /]# cat /sys/fs/cgroup/memory/memory.memsw.limit_in_bytes 
314572800

2）容器對(duì)cpu限制：

通過(guò)-c或者--cpu-shares設(shè)置容器實(shí)驗(yàn)cpu的權(quán)重。如果不設(shè)置默認(rèn)是1024.

//基于centos鏡像，運(yùn)行一個(gè)容器，名字為containerB，cpu權(quán)重限制為512：
[root@sqm-docker01 ~]# docker run -it --name containerB -c 512 centos
[root@b2cf9f28ce1d /]# cat /sys/fs/cgroup/cpu/cpu.shares 
512

3）限制容器的Block io（磁盤(pán)的讀寫(xiě)）：

bps：每秒讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)量。byte per second
iops：每秒io的次數(shù)。 io per second

--device-read-bps：設(shè)置讀取設(shè)備的bps
--device-write-bps：設(shè)置寫(xiě)入設(shè)備的bps

--device-read-iops：設(shè)置讀取設(shè)備的iops
--device-write-iops：設(shè)置寫(xiě)入設(shè)備的iops

//創(chuàng)建一個(gè)容器名為testA，并限制該磁盤(pán)每秒寫(xiě)入的數(shù)量為為30MB。
[root@sqm-docker01 ~]# docker run -it --name testA --device-write-bps /dev/sda:30MB centos

寫(xiě)入數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試：

參數(shù)解釋：
infile=從/dev/zero中提取
outfile=自定義一個(gè)名稱
bs=1M 文件大小為1M
count=800 總共寫(xiě)800次。
oflag=direct：用來(lái)指定directory IO方式寫(xiě)文件，這樣才會(huì)使--device-write-bps生效。

可以發(fā)現(xiàn)每秒寫(xiě)入的數(shù)量為80M,大概用時(shí)26s。

正常寫(xiě)入磁盤(pán)時(shí)：