淺析云計算中Docker容器的資源管理

吳小青

[摘 ? ?要] Docker是一個開源的應用容器引擎，用于開發(fā)，打包和運行應用程序的開放平臺。Docker能夠?qū)贸绦蚺c基礎(chǔ)架構(gòu)分開，讓開發(fā)者打包他們的應用以及依賴包到一個輕量級、可移植的容器中，然后發(fā)布到Linux機器上。Docker使得開發(fā)者可以用與管理應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，容器實際使用了多少資源，如何對容器使用的資源進行管理三個問題展開論述。

[關(guān)鍵詞] Docker;容器;資源管理;云計算

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

[中圖分類號] TP315 ? [文獻標識碼] ?A ? ? ?[文章編號] ?1673 - 0194（2020）21- 0147- 03

0 ? ? ?引 ? ?言

云計算領(lǐng)域中，Docker是開發(fā)者需要具備的基本技能，它是一個開源的應用容器引擎，基于 Go 語言并遵從 Apache 2.0 協(xié)議開源。Docker 是一個用于開發(fā)，打包和運行應用程序的開放平臺。Docker能夠?qū)贸绦蚺c基礎(chǔ)架構(gòu)分開，讓開發(fā)者打包他們的應用以及依賴包到一個輕量級、可移植的容器中，然后發(fā)布到任何流行的 Linux 機器上，也可以實現(xiàn)虛擬化。Docker使得開發(fā)者可以用與管理應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)境中運行代碼之間的延遲。

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

（1）哪些分配給容器的資源可被使用和管理;

（2）容器實際使用了多少資源;

（3）如何對容器使用的資源進行管理。

1 ? ? ?可管理的資源類型

啟動一個容器與啟動PC機的程序基本是一致的，它可以使用CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡、I/O、GPU等一些系統(tǒng)資源。這些資源是在啟動容器時，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 ? ? ?查看容器實際使用的資源

2.1 ? docker stats

Docker提供了一個很方便的命令docker stats用來返回運行中的容器的實時數(shù)據(jù)流，可供我們查看和統(tǒng)計容器所占用的資源情況。以下我們以啟動一個Redis容器作為示例來演示。

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

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

[CPU %]：容器正在使用的 CPU 資源的百分比;

[MEM USAGE / LIMIT]：當前使用的內(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)絡接口發(fā)送和接受到的數(shù)據(jù)量;

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

[PIDS]：容器創(chuàng)建的進程或線程數(shù)。

2.2 ? docker top

除了上面提到的 docker stats 命令外，Docker還提供了另一個比較簡單的命令docker top，用于查看容器中運行的進程信息，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)存是使用容器時尤為關(guān)注的資源，對于CPU資源的管理涉及的內(nèi)容會偏底層一些，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)。

下面以幾個示例來分別進行說明：

3.1.1 ? 默認無限制

以下演示均在一個4核CPU的電腦上進行。

首先，啟動一個容器，以體積較小的 Alpine Linux 為例：

然后，在另一個窗口，執(zhí)行上文中介紹的查看容器資源的命令：

從返回數(shù)據(jù)可以看出，當前容器內(nèi)CPU的消耗幾乎沒有，且 PIDS 為 1，也即是當前只有一個進程。

現(xiàn)在，再切換回剛才啟動的容器，執(zhí)行以下命令：

sha256sum是一個用來計算和檢查SHA256信息的命令行工具，而/dev/zero是 Linux系統(tǒng)里一個特殊的設備，它可以提供無限的空字符串。這個命令，會讓 sha256sum 持續(xù)地讀/dev/zero產(chǎn)生的空串，并進行計算，這樣的動作會迅速消耗計算機的CPU資源。此時，再來查看容器的資源使用情況：

從返回數(shù)據(jù)中的CPU使用率可以看出，單個CPU芯片已經(jīng)在滿負荷運轉(zhuǎn)了。此時，我們再新打開一個窗口，進入容器內(nèi)，執(zhí)行與上面相同的命令：