淺析云計(jì)算中Docker容器的資源管理

吳小青

[摘 ? ?要] Docker是一個(gè)開源的應(yīng)用容器引擎，用于開發(fā)，打包和運(yùn)行應(yīng)用程序的開放平臺(tái)。Docker能夠?qū)?yīng)用程序與基礎(chǔ)架構(gòu)分開，讓開發(fā)者打包他們的應(yīng)用以及依賴包到一個(gè)輕量級(jí)、可移植的容器中，然后發(fā)布到Linux機(jī)器上。Docker使得開發(fā)者可以用與管理應(yīng)用程序相同的方式來管理基礎(chǔ)架構(gòu)，利用 Docker的方法來快速交付、測試和部署代碼。

本文主要圍繞哪些分配給容器的資源可被使用和管理，容器實(shí)際使用了多少資源，如何對(duì)容器使用的資源進(jìn)行管理三個(gè)問題展開論述。

[關(guān)鍵詞] Docker;容器;資源管理;云計(jì)算

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2020. 21. 065

[中圖分類號(hào)] TP315 ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] ?A ? ? ?[文章編號(hào)] ?1673 - 0194（2020）21- 0147- 03

0 ? ? ?引 ? ?言

云計(jì)算領(lǐng)域中，Docker是開發(fā)者需要具備的基本技能，它是一個(gè)開源的應(yīng)用容器引擎，基于 Go 語言并遵從 Apache 2.0 協(xié)議開源。Docker 是一個(gè)用于開發(fā)，打包和運(yùn)行應(yīng)用程序的開放平臺(tái)。Docker能夠?qū)?yīng)用程序與基礎(chǔ)架構(gòu)分開，讓開發(fā)者打包他們的應(yīng)用以及依賴包到一個(gè)輕量級(jí)、可移植的容器中，然后發(fā)布到任何流行的 Linux 機(jī)器上，也可以實(shí)現(xiàn)虛擬化。Docker使得開發(fā)者可以用與管理應(yīng)用程序相同的方式來管理基礎(chǔ)架構(gòu)。通過利用 Docker的方法來快速交付、測試和部署代碼，可以大大減少編寫代碼和在生產(chǎn)環(huán)境中運(yùn)行代碼之間的延遲。

如果開發(fā)者想在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中使用Docker，并且能夠有效地處理問題必須對(duì)以下三個(gè)問題有深刻的認(rèn)知：

（1）哪些分配給容器的資源可被使用和管理;

（2）容器實(shí)際使用了多少資源;

（3）如何對(duì)容器使用的資源進(jìn)行管理。

1 ? ? ?可管理的資源類型

啟動(dòng)一個(gè)容器與啟動(dòng)PC機(jī)的程序基本是一致的，它可以使用CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)、I/O、GPU等一些系統(tǒng)資源。這些資源是在啟動(dòng)容器時(shí)，需要考慮和可被管理的。比如，可以執(zhí)行docker run --help 查看docker run命令所支持的全部參數(shù)，現(xiàn)在 docker run 命令所支持的參數(shù)非常豐富，讀者可以自行翻閱資料查看。

2 ? ? ?查看容器實(shí)際使用的資源

2.1 ? docker stats

Docker提供了一個(gè)很方便的命令docker stats用來返回運(yùn)行中的容器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流，可供我們查看和統(tǒng)計(jì)容器所占用的資源情況。以下我們以啟動(dòng)一個(gè)Redis容器作為示例來演示。

默認(rèn)情況下，stats 使用參數(shù)-a或--all，命令會(huì)每隔 1 秒刷新一次輸出內(nèi)容， 是一種持續(xù)的動(dòng)態(tài)流式輸出方式，直到按下ctrl + c。而這里使用了一個(gè)--no-stream參數(shù)，它就只輸出一次便會(huì)退出了。它輸出的各個(gè)部分內(nèi)容的含義：

[CONTAINER]：以短格式顯示容器的 ID，是一個(gè)容器生命周期內(nèi)不會(huì)變化的信息;

[CPU %]：容器正在使用的 CPU 資源的百分比;

[MEM USAGE / LIMIT]：當(dāng)前使用的內(nèi)存和容器最大可以使用的內(nèi)存;

[MEM %]：以百分比的形式顯示內(nèi)存使用情況，測試用的電腦內(nèi)存容量為16G;

[NET I/O]：容器通過其網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送和接受到的數(shù)據(jù)量;

[BLOCK I/O]：容器通過塊設(shè)備讀取和寫入的數(shù)據(jù)量;

[PIDS]：容器創(chuàng)建的進(jìn)程或線程數(shù)。

2.2 ? docker top

除了上面提到的 docker stats 命令外，Docker還提供了另一個(gè)比較簡單的命令docker top，用于查看容器中運(yùn)行的進(jìn)程信息，支持 ps 命令參數(shù)。

3 ? ? ?管理容器使用的資源

3.1 ? 容器的CPU資源管理

CPU和內(nèi)存是使用容器時(shí)尤為關(guān)注的資源，對(duì)于CPU資源的管理涉及的內(nèi)容會(huì)偏底層一些，有些涉及內(nèi)核的 CPU 調(diào)度器。

可以使用 docker run --help |grep CPU來查看Docker提供了哪些控制 CPU 資源相關(guān)的參數(shù)。

下面以幾個(gè)示例來分別進(jìn)行說明：

3.1.1 ? 默認(rèn)無限制

以下演示均在一個(gè)4核CPU的電腦上進(jìn)行。

首先，啟動(dòng)一個(gè)容器，以體積較小的 Alpine Linux 為例：

然后，在另一個(gè)窗口，執(zhí)行上文中介紹的查看容器資源的命令：

從返回?cái)?shù)據(jù)可以看出，當(dāng)前容器內(nèi)CPU的消耗幾乎沒有，且 PIDS 為 1，也即是當(dāng)前只有一個(gè)進(jìn)程。

現(xiàn)在，再切換回剛才啟動(dòng)的容器，執(zhí)行以下命令：

sha256sum是一個(gè)用來計(jì)算和檢查SHA256信息的命令行工具，而/dev/zero是 Linux系統(tǒng)里一個(gè)特殊的設(shè)備，它可以提供無限的空字符串。這個(gè)命令，會(huì)讓 sha256sum 持續(xù)地讀/dev/zero產(chǎn)生的空串，并進(jìn)行計(jì)算，這樣的動(dòng)作會(huì)迅速消耗計(jì)算機(jī)的CPU資源。此時(shí)，再來查看容器的資源使用情況：

從返回?cái)?shù)據(jù)中的CPU使用率可以看出，單個(gè)CPU芯片已經(jīng)在滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)了。此時(shí)，我們?cè)傩麓蜷_一個(gè)窗口，進(jìn)入容器內(nèi)，執(zhí)行與上面相同的命令：