Docker 容器內存監控
linux內存監控
要明白docker容器內存是如何計算的，首先要明白linux中內存的相關概念。
使用free命令可以查看當前內存使用情況。
[root@localhost ~]$ free total used free shared buffers cachedMem: 264420684 213853512 50567172 71822688 2095364 175733516-/+ buffers/cache: 36024632 228396052Swap: 16777212 1277964 15499248
這里有幾個概念:
可以參考這里。
為方便說明，我對free的結果做了一個對應。
[root@localhost ~]$ free total used free shared buffers cachedMem: total_mem used_mem free_mem shared_mem buffer cache-/+ buffers/cache: real_used real_freeSwap: total_swap used_swap free_swap
| 名稱 | 說明 |
|---|---|
| total_mem | 物理內存總量 |
| used_mem | 已使用的物理內存量 |
| free_mem | 空閑的物理內存量 |
| shared_mem | 共享內存量 |
| buffer | buffer所占內存量 |
| cache | cache所占內存量 |
| real_used | 實際使用的內存量 |
| real_free | 實際空閑的內存量 |
| total_swap | swap總量 |
| used_swap | 已使用的swap |
| free_swap | 空閑的swap |
一般認為，buffer和cache是還可以再進行利用的內存，所以在計算空閑內存時，會將其剔除。
因此這里有幾個等式:
real_used = used_mem - buffer - cachereal_free = free_mem + buffer + cachetotal_mem = used_mem + free_mem
了解了這些，我們再來看free的數據源。其實其數據源是來自于/proc/memeinfo文件。
[root@localhost ~]$ cat /proc/meminfo MemTotal: 264420684 kBMemFree: 50566436 kBBuffers: 2095356 kBCached: 175732644 kBSwapCached: 123688 kBActive: 165515340 kBInactive: 37004224 kBActive(anon): 92066880 kBInactive(anon): 4455076 kBActive(file): 73448460 kBInactive(file): 32549148 kBUnevictable: 362900 kBMlocked: 74696 kBSwapTotal: 16777212 kBSwapFree: 15499248 kBDirty: 2860 kBWriteback: 0 kBAnonPages: 24932928 kBMapped: 58165040 kBShmem: 71822688 kBSlab: 8374496 kBSReclaimable: 8163096 kBSUnreclaim: 211400 kBKernelStack: 45824 kBPageTables: 606296 kBNFS_Unstable: 0 kBBounce: 0 kBWritebackTmp: 0 kBCommitLimit: 148987552 kBCommitted_AS: 114755628 kBVmallocTotal: 34359738367 kBVmallocUsed: 772092 kBVmallocChunk: 34225428328 kBHardwareCorrupted: 0 kBAnonHugePages: 22083584 kBHugePages_Total: 0HugePages_Free: 0HugePages_Rsvd: 0HugePages_Surp: 0Hugepagesize: 2048 kBDirectMap4k: 7168 kBDirectMap2M: 2015232 kBDirectMap1G: 266338304 kB
docker
說完linux的內存，我們再來看下docker的內存監控。docker自身提供了一種內存監控的方式，即可以通過docker stats對容器內存進行監控。
該方式實際是通過對cgroup中相關數據進行取值從而計算得到。
cgroup
cgroup中的memory子系統為hierarchy提供了如下文件。
[root@localhost ~]$ ll /cgroup/memory/docker/53a11f13c08099dd6d21030dd2ddade54d5cdd7ae7e9e68f5ba055ad28498b6f/總用量 0--w--w--w- 1 root root 0 2月 22 12:51 cgroup.event_control-rw-r--r-- 1 root root 0 5月 25 17:07 cgroup.procs-rw-r--r-- 1 root root 0 2月 22 12:51 memory.failcnt--w------- 1 root root 0 2月 22 12:51 memory.force_empty-rw-r--r-- 1 root root 0 3月 30 17:06 memory.limit_in_bytes-rw-r--r-- 1 root root 0 2月 22 12:51 memory.max_usage_in_bytes-rw-r--r-- 1 root root 0 2月 22 12:51 memory.memsw.failcnt-rw-r--r-- 1 root root 0 3月 30 17:06 memory.memsw.limit_in_bytes-rw-r--r-- 1 root root 0 2月 22 12:51 memory.memsw.max_usage_in_bytes-r--r--r-- 1 root root 0 2月 22 12:51 memory.memsw.usage_in_bytes-rw-r--r-- 1 root root 0 2月 22 12:51 memory.move_charge_at_immigrate-rw-r--r-- 1 root root 0 2月 22 12:51 memory.oom_control-rw-r--r-- 1 root root 0 3月 30 17:06 memory.soft_limit_in_bytes-r--r--r-- 1 root root 0 2月 22 12:51 memory.stat-rw-r--r-- 1 root root 0 2月 22 12:51 memory.swappiness-r--r--r-- 1 root root 0 2月 22 12:51 memory.usage_in_bytes-rw-r--r-- 1 root root 0 2月 22 12:51 memory.use_hierarchy-rw-r--r-- 1 root root 0 2月 22 12:51 notify_on_release-rw-r--r-- 1 root root 0 2月 22 12:51 tasks
這些文件的具體含義可以查看相關資料cgroup memory。
這里主要介紹幾個與docker監控相關的。
| 文件名 | 說明 |
|---|---|
| memory.usage_in_bytes | 已使用的內存量(包含cache和buffer)(字節)，相當于linux的used_meme |
| memory.limit_in_bytes | 限制的內存總量(字節)，相當于linux的total_mem |
| memory.failcnt | 申請內存失敗次數計數 |
| memory.memsw.usage_in_bytes | 已使用的內存和swap(字節) |
| memory.memsw.limit_in_bytes | 限制的內存和swap容量(字節) |
| memory.memsw.failcnt | 申請內存和swap失敗次數計數 |
| memory.stat | 內存相關狀態 |
以下為一個容器的樣例。
[root@localhost 53a11f13c08099dd6d21030dd2ddade54d5cdd7ae7e9e68f5ba055ad28498b6f]$ cat memory.usage_in_bytes 135021858816[root@localhost 53a11f13c08099dd6d21030dd2ddade54d5cdd7ae7e9e68f5ba055ad28498b6f]$ cat memory.memsw.usage_in_bytes 135679291392[root@localhost 53a11f13c08099dd6d21030dd2ddade54d5cdd7ae7e9e68f5ba055ad28498b6f]$ cat memory.stat cache 134325506048rss 695980032mapped_file 16155119616pgpgin 21654116032pgpgout 21705492352swap 655171584inactive_anon 4218880active_anon 74202603520inactive_file 8365199360active_file 52449439744unevictable 0hierarchical_memory_limit 137438953472hierarchical_memsw_limit 274877906944total_cache 134325506048total_rss 695980032total_mapped_file 16155119616total_pgpgin 21654116032total_pgpgout 21705492352total_swap 655171584total_inactive_anon 4218880total_active_anon 74202603520total_inactive_file 8365199360total_active_file 52449439744total_unevictable 0
memory.stat
memory.stat包含有最豐富的
| 統計 | 描述 |
|---|---|
| cache | 頁緩存，包括 tmpfs（shmem），單位為字節 |
| rss | 匿名和 swap 緩存，不包括 tmpfs（shmem），單位為字節 |
| mapped_file | memory-mapped 映射的文件大小，包括 tmpfs（shmem），單位為字節 |
| pgpgin | 存入內存中的頁數 |
| pgpgout | 從內存中讀出的頁數 |
| swap | swap 用量，單位為字節 |
| active_anon | 在活躍的最近最少使用（least-recently-used，LRU）列表中的匿名和 swap 緩存，包括 tmpfs（shmem），單位為字節 |
| inactive_anon | 不活躍的 LRU 列表中的匿名和 swap 緩存，包括 tmpfs（shmem），單位為字節 |
| active_file | 活躍 LRU 列表中的 file-backed 內存，以字節為單位 |
| inactive_file | 不活躍 LRU 列表中的 file-backed 內存，以字節為單位 |
| unevictable | 無法再生的內存，以字節為單位 |
| hierarchical_memory_limit | 包含 memory cgroup 的層級的內存限制，單位為字節 |
| hierarchical_memsw_limit | 包含 memory cgroup 的層級的內存加 swap 限制，單位為字節 |
active_anon + inactive_anon = anonymous memory + file cache for tmpfs + swap cache
active_file + inactive_file = cache - size of tmpfs
docker原生內存監控
再來說到docker原生的docker stats。其具體實現在libcontainer中可以看到。其將容器的內存監控分為cache,usage,swap usage,kernel usage,kernel tcp usage。
其中cache是從memory.stat中的cache中獲取。
usage是使用memory.usage_in_bytes和memory.limit_in_bytes進行相除來計算使用率。這一方式有一個弊端，就是不夠細化，沒有區分出cache部分，不能真正反映內存使用率。因為一般來說cache是可以復用的內存部分，因此一般將其計入到可使用的部分。
可以考慮的改進計算方式
改進方式在統計內存使用量時將cache計算排除出去。類似于linux中計算real_used時將buffer和cache排除一樣。
cache并不能直接應用memory.stat中的cache，因為其中包括了tmpfs，而tmpfs算是實際使用的內存部分。
tmpfs即share memory，共享內存
因為在memory.stat中存在有
active_file + inactive_file = cache - size of tmpfs
因此可以計算實際使用的內存量為
real_used = memory.usage_in_bytes - (rss + active_file + inactive_file)
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