詳解Docker cpu限制分析

2024-09-01 13:50:14

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供稿：網友

本文測試了，Docker容器限制cpu/53276.html">cpu資源使用的幾個配置參數。分別使用top和dstat命令分析了資源占有情況。

package mainimport (  "flag"  "runtime"  "fmt")func main() {  cpunum := flag.Int("cpunum", 0, "cpunum")  flag.Parse()  fmt.Println("cpunum:", *cpunum)  runtime.GOMAXPROCS(*cpunum)  for i := 0; i < *cpunum - 1; i++ {    go func() {      for {      }    }()  }  for {  }}

制作了一個測試cpu占用的鏡像，鏡像默認占滿1個核心

FROM busyboxCOPY ./full_cpu /full_cpuRUN chmod +x /full_cpuENTRYPOINT ["/full_cpu", "-cpunum"]CMD ["1"]docker build -t fangfenghua/cpuuseset .docker push fangfenghua/cpuusesetdocker info...Default Runtime: runcSecurity Options: seccompKernel Version: 3.10.0-229.el7.x86_64Operating System: CentOS Linux 7 (Core)OSType: linuxArchitecture: x86_64CPUs: 4Total Memory: 993.3 MiBName: localhost.localdomainID: TU6M:E6WM:PZDN:ULJX:EWKS:   ...

docker run -it --rm=true fangfenghua/cpuuseset [root@localhost src]# toptop - 07:23:52 up 1:23, 2 users, load average: 0.61, 1.12, 1.04Tasks: 154 total,  3 running, 145 sleeping,  6 stopped,  0 zombie%Cpu(s): 18.0 us, 0.1 sy, 0.0 ni, 81.8 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.1 si, 0.0 stKiB Mem : 1017144 total,  422120 free,  171676 used,  423348 buff/cacheKiB Swap: 1040380 total, 1040284 free,    96 used.  688188 avail Mem  PID USER   PR NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM   TIME+ COMMAND                                         20196 root   20  0  3048  720  460 R 101.7 0.1  0:37.56 full_cpu                                           1 root   20  0  41536  4028  2380 S  0.0 0.4  0:02.60 systemd                                           2 root   20  0    0   0   0 S  0.0 0.0  0:00.04 kthreadd                                           3 root   20  0    0   0   0 S  0.0 0.0  0:00.48 ksoftirqd/0                                         5 root    0 -20    0   0   0 S  0.0 0.0  0:00.00 kworker/0:0H                                         7 root   rt  0    0   0   0 S  0.0 0.0  0:00.69 migration/0  docker run -it --rm=true fangfenghua/cpuuseset 4top - 07:27:17 up 1:27, 2 users, load average: 2.41, 1.47, 1.18Tasks: 159 total,  3 running, 145 sleeping, 11 stopped,  0 zombie%Cpu(s): 99.6 us, 0.2 sy, 0.0 ni, 0.0 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.3 si, 0.0 stKiB Mem : 1017144 total,  402508 free,  190908 used,  423728 buff/cacheKiB Swap: 1040380 total, 1040284 free,    96 used.  668608 avail Mem  PID USER   PR NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM   TIME+ COMMAND                                         20935 root   20  0  3048  720  452 R 400.0 0.1  0:55.80 full_cpu                                           1 root   20  0  41620  4088  2380 S  0.0 0.4  0:02.88 systemd                                           2 root   20  0    0   0   0 S  0.0 0.0  0:00.04 kthreadd

在Linux 系統上，可以用來限制docker容器資源占用的參數有：

--cpu-period int Limit CPU CFS (Completely Fair Scheduler) period
--cpu-quota int Limit CPU CFS (Completely Fair Scheduler) quota
-c, --cpu-shares int CPU shares (relative weight)
--cpuset-cpus string CPUs in which to allow execution (0-3, 0,1)

docker提供了–cpu-period、–cpu-quota兩個參數控制容器可以分配到的CPU時鐘周期。–cpu-period是用來指定容器對CPU的使用要在多長時間內做一次重新分配，而–cpu-quota是用來指定在這個周期內，最多可以有多少時間用來跑這個容器。跟–cpu-shares不同的是這種配置是指定一個絕對值，而且沒有彈性在里面，容器對CPU資源的使用絕對不會超過配置的值。

cpu-period和cpu-quota的單位為微秒（μs）。cpu-period的最小值為1000微秒，最大值為1秒（10^6 μs），默認值為0.1秒（100000 μs）。cpu-quota的值默認為-1，表示不做控制。

舉個例子，如果容器進程需要每1秒使用單個CPU的0.2秒時間，可以將cpu-period設置為1000000（即1秒），cpu-quota設置為200000（0.2秒）。當然，在多核情況下，如果允許容器進程需要完全占用兩個CPU，則可以將cpu-period設置為100000（即0.1秒），cpu-quota設置為200000（0.2秒）。

使用本文制作的容器鏡像來測試，cpu-period和cpu-quota兩個參數吧。

在本文使用的4核心系統中，如果希望cpuusetest占滿兩個核心，在如何配置呢？從上文的分析中可以看到，如果將cpu-period設置為100000，那么期望占滿4個核心，則需要將cpu-quota設置為4＊100000，期望占滿一個核心則可設置為2＊100000。下面就測試一下吧：

docker run --name cpuuse -d --cpu-period=100000 --cpu-quota=200000 fangfenghua/cpuusetest 4top - 07:46:31 up 1:46, 2 users, load average: 0.16, 0.21, 0.51Tasks: 168 total,  2 running, 142 sleeping, 24 stopped,  0 zombie%Cpu(s): 47.8 us, 0.1 sy, 0.0 ni, 51.9 id, 0.1 wa, 0.0 hi, 0.1 si, 0.0 stKiB Mem : 1017144 total,  364724 free,  227816 used,  424604 buff/cacheKiB Swap: 1040380 total, 1040284 free,    96 used.  631052 avail Mem  PID USER   PR NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM   TIME+ COMMAND                                         21766 root   20  0  3048  724  464 R 193.3 0.1  1:00.37 full_cpu                                           1 root   20  0  41620  4088  2380 S  0.0 0.4  0:03.13 systemd                                           2 root   20  0    0   0   0 S  0.0 0.0  0:00.05 kthreadd                                           3 root   20  0    0   0   0 S  0.0 0.0  0:00.52 ksoftirtop - 07:47:17 up 1:47, 2 users, load average: 0.47, 0.26, 0.51Tasks: 172 total,  3 running, 144 sleeping, 25 stopped,  0 zombie%Cpu(s): 99.6 us, 0.1 sy, 0.0 ni, 0.3 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.1 si, 0.0 stKiB Mem : 1017144 total,  358760 free,  233292 used,  425092 buff/cacheKiB Swap: 1040380 total, 1040284 free,    96 used.  625180 avail Mem docker run --name cpuuse -d --cpu-period=100000 --cpu-quota=400000 fangfenghua/cpuusetest 4 PID USER   PR NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM   TIME+ COMMAND                                         21976 root   20  0  3048  724  456 R 398.3 0.1  0:16.81 full_cpu                                         21297 root   20  0    0   0   0 S  0.3 0.0  0:00.08 kworker/0:2                                         1 root   20  0  41620  4088  2380 S  0.0 0.4  0:03.19 systemd                                           2 root   20  0    0   0   0 S  0.0 0.0  0:00.05 kthreadd

使用上述兩個參數可以，設置cpu的精確控制。還有一個參數cpu-share，是個相對值。假如設置A容器cpu－share為1536，設置B容器為512。那么，在容器B啟動前，cpu占用情況為是什么呢？

top - 07:56:10 up 1:56, 2 users, load average: 0.75, 0.36, 0.50Tasks: 153 total,  3 running, 140 sleeping, 10 stopped,  0 zombie%Cpu(s): 99.7 us, 0.1 sy, 0.0 ni, 0.0 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.3 si, 0.0 stKiB Mem : 1017144 total,  436300 free,  155616 used,  425228 buff/cacheKiB Swap: 1040380 total, 1040284 free,    96 used.  703544 avail Mem  PID USER   PR NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM   TIME+ COMMAND                                         22216 root   20  0  3048  720  456 R 399.3 0.1  0:55.03 full_cpu                                           1 root   20  0  41620  4088  2380 S  0.0 0.4  0:03.29 systemd                                           2 root   20  0    0   0   0 S  0.0 0.0  0:00.05 kthreadd                                           3 root   20  0    0   0   0 S  0.0 0.0  0:00.54 ksoftirqd/0

啟動容器B:

top - 07:57:09 up 1:57, 2 users, load average: 3.55, 1.16, 0.76Tasks: 162 total,  4 running, 148 sleeping, 10 stopped,  0 zombie%Cpu(s): 99.6 us, 0.2 sy, 0.0 ni, 0.0 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.3 si, 0.0 stKiB Mem : 1017144 total,  428772 free,  158304 used,  430068 buff/cacheKiB Swap: 1040380 total, 1040284 free,    96 used.  700444 avail Mem  PID USER   PR NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM   TIME+ COMMAND                                         22216 root   20  0  3048  720  456 R 305.7 0.1  4:40.78 full_cpu                                         22336 root   20  0  3048  720  460 R 95.3 0.1  0:09.02 full_cpu                                           1 root   20  0  41620  4088  2380 S  0.0 0.4  0:03.31 systemd

從上述測試結果不難看出。設置相對數值時，容器B啟動之前，容器A仍然占滿了cpu，而容器B啟動后則，容器占3／4，容器B占1／4。

還有一個參數cpu-sets，指定容器使用的核心。使用上述測試容器測試，指定容器使用0，3核心：

docker run --name cpuuse -d --cpuset-cpus=0,3 fangfenghua/cpuusetest 4

0,3核心占用率：

[root@localhost src]# dstat -c -C 0,3-------cpu0-usage--------------cpu3-usage------usr sys idl wai hiq siq:usr sys idl wai hiq siq 25  9 66  0  0  0: 12  1 87  0  0  0100  0  0  0  0  0:100  0  0  0  0  0 99  0  0  0  0  1:100  0  0  0  0  0 99  1  0  0  0  0: 99  1  0  0  0  0100  0  0  0  0  0:100  0  0  0  0  0100  0  0  0  0  0:100  0  0  0  0  0

1，2核心占用率：

[root@localhost src]# dstat -c -C 1,2-------cpu1-usage--------------cpu2-usage------usr sys idl wai hiq siq:usr sys idl wai hiq siq 21  8 71  0  0  0: 10  1 89  0  0  0 0  0 100  0  0  0: 0  0 100  0  0  0 0  0 100  0  0  0: 0  0 100  0  0  0 0  0 100  0  0  0: 0  0 100  0  0  0 0  0 100  0  0  0: 0  0 100  0  0  0

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