Docker底層技術Namespace & Cgroup應用

Docker底層技術：

docker底層的2個核心技術分別是Namespaces和Control groups
Namespace：是容器虛擬化的核心技術，用來隔離各個容器，可解決容器之間的衝突。

主要經過如下六項隔離技術來實現：
有兩個僞文件系統：/proc和/sys/

• UTS:容許每一個container擁有獨立的hostname（主機名）和domainname（域名）,使其在網絡上能夠被視做一個獨立的節點而非Host上的一個進程。
• IPC：contaner中進程交互仍是採用linux常見的進程間交互方法，包括常見的信號量，消息隊列和共享內存。container的進程間交互實際上仍是host上具備相同pid中的進程交互。
• PID：不一樣用戶的進程就是經過pid namesapce隔離開的，且不一樣namespace中能夠有相同pid。全部的LXC（linux containers）進程在docker中的父進程爲docker進程，每一個LXC進程具備不一樣的namespace。
• NET：不一樣用戶的進程就是經過pidnamespace隔離開的，且不一樣namespace中能夠有相同pid。全部的LXC進程在docker中的父進程爲docker進程，每一個lxc進程具備不一樣的namespace。
• MNT：文件系統的掛載點。
• USRE：每一個container能夠有不一樣的user和groupid，也就是說能夠在container內部用container內部的用戶執行程序而非Host上的用戶。

只要解耦了這6項，其餘系統資源即使有共用的狀況，計算機也認爲是在兩個不一樣的系統中。

cgroup（控制程序對資源的佔用）
實現cgroup是的主要目的是爲不一樣用戶層面的資源管理，提供一個統一化的接口。從單個進程的資源控制到操做系統層面的虛擬化。

cgroup的做用：
1） 資源的限制：cgroup能夠對進程組使用的資源總額進行限制。
2） 優先級分配：經過分配的cpu時間片數量及磁盤IO帶寬大小，實際上就是至關於控制了進程運行的優先級
3） 資源統計：Cgroup能夠統計系統資源使用量。好比cpu使用時間，內存使用量等。
可用於按量計費。
4） 進程控制：能夠對進程組執行掛起，恢復等操做。

cgroup的應用：

1）內存和交換分區的限制：
容器內包括兩個部分：物理內存和swap

在docker中能夠經過參數控制容器內存的使用：
 -m或--memory：設置內存的使用限額
--memory-swap：設置swap（交換分區）的使用限額

//基於centos鏡像，限制內存爲200M，交換分區的內存爲300M
[root@sqm-docker01 ~]# docker run -it -m 200M --memory-swap 300M centos

進入容器查看限制的內存：

[root@05a0be7b870a /]# cat /sys/fs/cgroup/memory/memory.limit_in_bytes 
209715200     #顯示的是字節

[root@05a0be7b870a /]# cat /sys/fs/cgroup/memory/memory.memsw.limit_in_bytes 
314572800

2）容器對cpu限制：
經過-c或者--cpu-shares設置容器實驗cpu的權重。若是不設置默認是1024.

//基於centos鏡像，運行一個容器，名字爲containerB，cpu權重限制爲512：
[root@sqm-docker01 ~]# docker run -it --name containerB -c 512 centos
[root@b2cf9f28ce1d /]# cat /sys/fs/cgroup/cpu/cpu.shares 
512

3）限制容器的Block io（磁盤的讀寫）：

bps：每秒讀寫的數據量。byte per second
iops：每秒io的次數。 io per second

--device-read-bps：設置讀取設備的bps
--device-write-bps：設置寫入設備的bps

--device-read-iops：設置讀取設備的iops
--device-write-iops：設置寫入設備的iops

//建立一個容器名爲testA，並限制該磁盤每秒寫入的數量爲爲30MB。
[root@sqm-docker01 ~]# docker run -it --name testA --device-write-bps /dev/sda:30MB centos

寫入數據進行測試：

參數解釋：
infile=從/dev/zero中提取
outfile=自定義一個名稱
bs=1M 文件大小爲1M
count=800 總共寫800次。
oflag=direct：用來指定directory IO方式寫文件，這樣纔會使--device-write-bps生效。

能夠發現每秒寫入的數量爲80M,大概用時26s。

正常寫入磁盤時：

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