Docker数据管理、网络与Cgroup资源限制

目录

一、Docker的数据管理

1、数据卷

2、数据卷容器

3、端口映射

4、容器互联

二、Docker网络

2.1Docker网络实现原理

2.2Docker 的网络模式

3.3网络模式详解：

host模式

 container模式

none模式

bridge模式

自定义网络

创建自定义网络

三、Cgroup资源控制：

CPU 资源控制

设置CPU使用率上限

设置CPU资源占用比（设置多个容器时才有效）

设置容器绑定指定的CPU

对内存使用的限制

对磁盘IO配额控制（blkio）的限制

清理docker占用的磁盘空间

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一、Docker的数据管理

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）。

1、数据卷

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刻可见，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。数据卷的使用类似于 Linux 下对目录进行的 mount 操作。

例：将宿主机目录/data挂载到容器中的/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

1. docker run -v /data:/data1 --name web1 -it centos:7 /bin/bash

2. #-v 选项可以在容器内创建数据

3. echo "666666" > /data/test.txt

4. exit

6. #返回宿主机进行查看

7. cat /data/test.txt

2、数据卷容器

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。

创建一个容器作为数据卷容器：

docker run --name web2 -v /data1 -v /data2 -it centos:7 /bin/bash

使用 --volumes-from 来挂载 web2 容器中的数据卷到新的容器

docker run -it --volumes-from web2 --name web3 centos:7 /bin/bash

3、端口映射

在启动容器的时候，如果不指定对应的端口，在容器外是无法通过网络来访问容器内的服务。端口映射机制将容器内的服务提供给外部网络访问，实质上就是将宿主机的端口映射到容器中，使得外部网络访问宿主机的端口便可访问容器内的服务。

例如：随机映射端口（从32768开始）

docker run -d --name test1 -P(大写) nginx

docker run -d --name test2 -p(小写) 40000:80 nginx        #指定映射端口

浏览器访问

4、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容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。

创建并运行源容器取名dhj1

docker run -itd -P --name web1 centos:7 /bin/bash 

创建并运行接收容器取名dhj2，使用--link选项指定连接容器以实现容器互联

docker run -itd -P --name web2 --link web1:web1 centos:7 /bin/bash

 #--link 容器名:连接的别名

进dhj2 容器， ping dhj1

二、Docker网络

2.1Docker网络实现原理

Docker使用Linux桥接，在宿主机虚拟一个Docker容器网桥(docker0)，Docker启动一个容器时会根据Docker网桥的网段分配给容器一个IP地址，称为Container-IP，同时Docker网桥是每个容器的默认网关。因为在同一宿主机内的容器都接入同一个网桥，这样容器之间就能够通过容器的 Container-IP 直接通信。

  Docker网桥是宿主机虚拟出来的，并不是真实存在的网络设备，外部网络是无法寻址到的，这也意味着外部网络无法直接通过 Container-IP 访问到容器。如果容器希望外部访问能够访问到，可以通过映射容器端口到宿主主机（端口映射），即 docker run 创建容器时候通过 -p 或 -P 参数来启用，访问容器的时候就通过[宿主机IP]:[容器端口]访问容器。

# 查看容器的输出和日志信息

格式：docker logs 容器的ID/名称

2.2Docker 的网络模式

Docker网桥模式有Host、Container、None、Bridge以及自定义网络

安装Docker时，它会自动创建三个网络，bridge（创建容器默认连接到此网络）、 none 、host

查看Docker网络列表

docker network ls   

• Host：容器将不会虚拟出自己的网卡，配置自己的IP等，而是使用宿主机的IP和端口。
• Container：创建的容器不会创建自己的网卡，配置自己的IP，而是和一个指定的容器共享IP、端口范围。
• None：该模式关闭了容器的网络功能。
• Bridge：默认为该模式，此模式会为每一个容器分配、设置IP等，并将容器连接到一个docker0虚拟网桥，通过docker0网桥以及iptables nat 表配置与宿主机通信。
  

使用docker run创建Docker容器时，可以用 --net 或 --network 选项指定容器的网络模式

• host模式：使用 --net=host 指定。
• none模式：使用 --net=none 指定。
• container模式：使用 --net=container:NAME_or_ID 指定。
• bridge模式：使用 --net=bridge 指定，默认设置，可省略
   

3.3网络模式详解：

host模式

相当于Vmware中的桥接模式，与宿主机在同一个网络中，但没有独立IP地址。
Docker使用了Linux的Namespaces技术来进行资源隔离，如PID Namespace隔离进程，Mount Namespace隔离文件系统，Network Namespace隔离网络等。
一个Network Namespace提供了一份独立的网络环境，包括网卡、路由、iptable规则等都与其他的Network Namespace隔离。 一个Docker容器一般会分配一个独立的Network Namespace。 但如果启动容器的时候使用host模式，那么这个容器将不会获得一个独立的Network Namespace， 而是和宿主机共用一个Network Namespace。容器将不会虚拟出自己的网卡、配置自己的IP等，而是使用宿主机的IP和端口。

 container模式

新创建的容器和已经存在的一个容器共享一个Network Namespace，而不是和宿主机共享。
新创建的容器不会创建自己的网卡，配置自己的IP，而是和一个指定的容器共享IP、端口范围等。
两个容器除了网络方面，其他的如文件系统、进程列表等还是隔离的。两个容器的进程可以通过lo网卡设备通信。
 

docker run -itd --name a1 centos:7 /bin/bash
#基于镜像centos:7创建一个名为test1的容器
 
docker inspect -f '{{.State.Pid}}' a1
#查看容器的pid号
 
ls -l /proc/pid号/ns
#查看该容器的命名空间编号
 
docker run -itd --name a2 --net=container:a1 centos:7
#创建c2容器，使用container模式，和c1共享network namespace
 
docker inspect -f '{{.State.Pid}}' a2
#查看test2容器的pid
 
ls -l /proc/pid号/ns
#查看该容器的命令空间编号

none模式

使用none模式，Docker容器拥有自己的Network Namespace，但是，并不为Docker容器进行任何网络配置。 也就是说，这个Docker容器没有网卡、IP、路由等信息。这种网络模式下容器只有lo回环网络，没有其他网卡。这种类型的网络没有办法联网，封闭的网络能很好的保证容器的安全性。

bridge模式

bridge模式是docker的默认网络模式，不用--net参数，就是bridge模式。

相当于Vmware中的 nat 模式，容器使用独立network Namespace，并连接到docker0虚拟网卡。通过docker0网桥以及iptables nat表配置与宿主机通信，此模式会为每一个容器分配Network Namespace、设置IP等，并将一个主机上的 Docker 容器连接到一个虚拟网桥上。    

（1）当Docker进程启动时，会在主机上创建一个名为docker0的虚拟网桥，此主机上启动的Docker容器会连接到这个虚拟网桥上。虚拟网桥的工作方式和物理交换机类似，这样主机上的所有容器就通过交换机连在了一个二层网络中。

（2）从docker0子网中分配一个IP给容器使用，并设置docker0的IP地址为容器的默认网关。在主机上创建一对虚拟网卡veth pair设备。 veth设备总是成对出现的，它们组成了一个数据的通道，数据从一个设备进入，就会从另一个设备出来。因此，veth设备常用来连接两个网络设备。

（3）Docker将 veth pair 设备的一端放在新创建的容器中，并命名为 eth0（容器的网卡），另一端放在主机中， 以 veth* 这样类似的名字命名， 并将这个网络设备加入到 docker0 网桥中。可以通过 brctl show 命令查看。

（4）使用 docker run -p 时，docker实际是在iptables做了DNAT规则，实现端口转发功能。可以使用iptables -t nat -vnL 查看。

自定义网络

直接使用bridge模式，是无法支持指定IP运行docker的，例如执行以下命令就会报错

docker run -itd --name a3 --network bridge --ip 172.17.0.10 centos:7 /bin/bash

创建自定义网络

可以先自定义网络，再使用指定IP运行docker

docker network create --subnet=172.18.0.0/16 --opt "com.docker.network.bridge.name"="docker1"  mynetwork
-------------------------------------------------------------------------------------------
#docker1 为执行 ifconfig -a 命令时，显示的网卡名，如果不使用 --opt 参数指定此名称，那你在使用 ifconfig -a 命令查看网络信息时，看到的是类似 br-110eb56a0b22 这样的名字，这显然不怎么好记。
#mynetwork 为执行 docker network list 命令时，显示的bridge网络模式名称。
-------------------------------------------------------------------------------------------
 docker run -itd --name test4 --net mynetwork --ip 172.18.0.10 centos:7 /bin/bash

查看网卡：docker network ls

删除：docker network rm id/名称

三、Cgroup资源控制：

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 ControlGroups 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。

CPU 资源控制

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

docker run -itd --name a1 centos:7 bin/bash
 
cd /sys/fs/cgroup/cpu/docker/61b36b4accbaefb62f7dfa215ccabe85a34b2080910ac1676a574747ad8cdd2c 
 
cat cpu.cfs_period_us
 
cat cpu.cfs_quota_us
 

​

​

#cpu.cfs_period_us：cpu分配的周期(微秒，所以文件名中用 us 表示），默认为100000。
#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，表示占用50000/100000=50%的CPU。

CPU压力测试

1. yum install -y epel-release

2. yum install -y stress

3. stress -c 4

4. #产生四个进程，每个进程都反复不停的计算随机数的平方根

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

 docker run -itd --name c1 --cpu-shares 512 centos:7

 docker run -itd --name c2 --cpu-shares 1024 centos:7

 docker stats ##查看容器运

  

  

设置容器绑定指定的CPU

先分配虚拟机1个CPU核数 (和本机cpu核数挂钩)

 docker run -itd --name a3 --cpuset-cpus 1,3 centos:7 /bin/bash     

    

  

  

top后按1查看cup利用率

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

docker run -itd --name d1 -m 512m centos:7 /bin/bash

docker stats

  

  

//限制可用的 swap 大小， --memory-swap
强调一下，--memory-swap 是必须要与 --memory 一起使用的。

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 700M（1G - 300）的 swap。

docker run -itd --name a4 -m 512m --memory-swap 512m centos:7 /bin/bash

对磁盘IO配额控制（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。

例：docker run -itd --name test9 --device-read-bps /dev/sda:1M  centos:7 /bin/bash

--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

     --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）

清理docker占用的磁盘空间

1. docker system prune -a

2. #可以用于清理磁盘，删除关闭的容器、无用的数据卷和网络