Docker CPU 制限分析-Linuxの運用と保守-php.cn

Docker CPU 制限分析

この記事では、Docker コンテナーによる CPU リソースの使用を制限するいくつかの構成パラメーターをテストします。リソース占有率は、top コマンドと dstat コマンドをそれぞれ使用して分析されました。

package main
import (
    "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 {
    }
}

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CPU 占有をテストするイメージを作成しました。イメージはデフォルトで 1 コアを占有します。

FROM busybox
COPY ./full_cpu  /full_cpu
RUN chmod +x /full_cpu
ENTRYPOINT ["/full_cpu", "-cpunum"]
CMD ["1"]
docker build -t fangfenghua/cpuuseset .
docker push fangfenghua/cpuuseset
docker info
...
Default Runtime: runc
Security Options: seccomp
Kernel Version: 3.10.0-229.el7.x86_64
Operating System: CentOS Linux 7 (Core)
OSType: linux
Architecture: x86_64
CPUs: 4
Total Memory: 993.3 MiB
Name: localhost.localdomain
ID: TU6M:E6WM:PZDN:ULJX:EWKS:  
    ...

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docker run -it --rm=true  fangfenghua/cpuuseset 
[root@localhost src]# top
top - 07:23:52 up  1:23,  2 users,  load average: 0.61, 1.12, 1.04
Tasks: 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 st
KiB Mem :  1017144 total,   422120 free,   171676 used,   423348 buff/cache
KiB 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 4
top - 07:27:17 up  1:27,  2 users,  load average: 2.41, 1.47, 1.18
Tasks: 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 st
KiB Mem :  1017144 total,   402508 free,   190908 used,   423728 buff/cache
KiB 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

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Linux システムでは、Docker コンテナのリソース占有を制限するために使用できるパラメータは次のとおりです。 :

      --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)

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docker は、コンテナーに割り当てることができる CPU クロックサイクルを制御するための 2 つのパラメーター -cpu-period と -cpu-quota を提供します。 –cpu-period は、コンテナーによる CPU の使用を再割り当てする時間を指定するために使用され、–cpu-quota は、このサイクル中にコンテナーの実行に使用できる最大時間を指定するために使用されます。 –cpu-shares とは異なり、この構成は絶対値を指定するため、柔軟性はなく、コンテナーによる CPU リソースの使用量が構成値を超えることはありません。

cpu-period と cpu-quota の単位はマイクロ秒 (μs) です。 cpu-period の最小値は 1000 マイクロ秒、最大値は 1 秒 (10^6 μs)、デフォルト値は 0.1 秒 (100000 μs) です。 cpu-quota の値のデフォルトは -1 で、これは制御がないことを意味します。

たとえば、コンテナープロセスが 1 秒ごとに 0.2 秒間単一の CPU を使用する必要がある場合、cpu-period を 1000000 (つまり 1 秒)、cpu-quota を 200000 (0.2 秒) に設定できます。）。もちろん、マルチコアの状況で、コンテナープロセスが 2 つの CPU を完全に占有することが許可されている場合は、cpu-period を 100000 (つまり、0.1 秒) に設定し、cpu-quota を 200000 (0.2 秒) に設定できます。

この記事で作成したコンテナーイメージを使用して、cpu-period パラメーターと cpu-quota パラメーターをテストします。

この記事で使用されている 4 コアシステムで、cpuusetest が 2 つのコアを占有するようにしたい場合、どのように構成すればよいでしょうか?上記の分析からわかるように、cpu-period を 100000 に設定し、4 つのコアを占有することが予想される場合は、cpu-quota を 4*100000 に設定する必要があります。また、1 つのコアを占有することが予想される場合は、それを設定できます。 2*100000まで。以下でテストしてみましょう:

docker run --name cpuuse -d --cpu-period=100000 --cpu-quota=200000 fangfenghua/cpuusetest 4
top - 07:46:31 up  1:46,  2 users,  load average: 0.16, 0.21, 0.51
Tasks: 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 st
KiB Mem :  1017144 total,   364724 free,   227816 used,   424604 buff/cache
KiB 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 ksoftir
top - 07:47:17 up  1:47,  2 users,  load average: 0.47, 0.26, 0.51
Tasks: 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 st
KiB Mem :  1017144 total,   358760 free,   233292 used,   425092 buff/cache
KiB 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

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上記の 2 つのパラメータを使用して、CPU の正確な制御を設定します。相対値であるパラメータ cpu-share もあります。コンテナ A の CPU シェアを 1536 に設定し、コンテナ B の CPU シェアを 512 に設定するとします。では、コンテナ B が起動する前の CPU 使用率はどのくらいでしょうか?

top - 07:56:10 up  1:56,  2 users,  load average: 0.75, 0.36, 0.50
Tasks: 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 st
KiB Mem :  1017144 total,   436300 free,   155616 used,   425228 buff/cache
KiB 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

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コンテナ B の開始:

top - 07:57:09 up  1:57,  2 users,  load average: 3.55, 1.16, 0.76
Tasks: 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 st
KiB Mem :  1017144 total,   428772 free,   158304 used,   430068 buff/cache
KiB 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

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上記のテスト結果からそれを確認するのは難しくありません。相対値を設定すると、コンテナ B が起動する前は、コンテナ A がまだ CPU をフルに占有していますが、コンテナ B が起動した後は、コンテナが 3/4 を占有し、コンテナ B が 1/4 を占有します。

コンテナによって使用されるコアを指定するパラメータ cpu-sets もあります。上記のテストコンテナーを使用してテストし、0、3 コアを使用するコンテナーを指定します:

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

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0、3 コア占有:

[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   0
100   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   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

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1、2 コア占有:

[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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