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浅析云计算中Docker容器的资源管理

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吴小青

[摘 ? ?要] Docker是一个开源的应用容器引擎，用于开发，打包和运行应用程序的开放平台。Docker能够将应用程序与基础架构分开，让开发者打包他们的应用以及依赖包到一个轻量级、可移植的容器中，然后发布到Linux机器上。Docker使得开发者可以用与管理应用程序相同的方式来管理基础架构，利用 Docker的方法来快速交付、测试和部署代码。

本文主要围绕哪些分配给容器的资源可被使用和管理，容器实际使用了多少资源，如何对容器使用的资源进行管理三个问题展开论述。

[关键词] Docker;容器;资源管理;云计算

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

[中图分类号] TP315 ? [文献标识码] ?A ? ? ?[文章编号] ?1673 - 0194（2020）21- 0147- 03

0 ? ? ?引 ? ?言

云计算领域中，Docker是开发者需要具备的基本技能，它是一个开源的应用容器引擎，基于 Go 语言并遵从 Apache 2.0 协议开源。Docker 是一个用于开发，打包和运行应用程序的开放平台。Docker能够将应用程序与基础架构分开，让开发者打包他们的应用以及依赖包到一个轻量级、可移植的容器中，然后发布到任何流行的 Linux 机器上，也可以实现虚拟化。Docker使得开发者可以用与管理应用程序相同的方式来管理基础架构。通过利用 Docker的方法来快速交付、测试和部署代码，可以大大减少编写代码和在生产环境中运行代码之间的延迟。

如果开发者想在实际生产环境中使用Docker，并且能够有效地处理问题必须对以下三个问题有深刻的认知：

（1）哪些分配给容器的资源可被使用和管理;

（2）容器实际使用了多少资源;

（3）如何对容器使用的资源进行管理。

1 ? ? ?可管理的资源类型

启动一个容器与启动PC机的程序基本是一致的，它可以使用CPU、内存、网络、I/O、GPU等一些系统资源。这些资源是在启动容器时，需要考虑和可被管理的。比如，可以执行docker run --help 查看docker run命令所支持的全部参数，现在 docker run 命令所支持的参数非常丰富，读者可以自行翻阅资料查看。

2 ? ? ?查看容器实际使用的资源

2.1 ? docker stats

Docker提供了一个很方便的命令docker stats用来返回运行中的容器的实时数据流，可供我们查看和统计容器所占用的资源情况。以下我们以启动一个Redis容器作为示例来演示。

默认情况下，stats 使用参数-a或--all，命令会每隔 1 秒刷新一次输出内容，是一种持续的动态流式输出方式，直到按下ctrl + c。而这里使用了一个--no-stream参数，它就只输出一次便会退出了。它输出的各个部分内容的含义：

[CONTAINER]：以短格式显示容器的 ID，是一个容器生命周期内不会变化的信息;

[CPU %]：容器正在使用的 CPU 资源的百分比;

[MEM USAGE / LIMIT]：当前使用的内存和容器最大可以使用的内存;

[MEM %]：以百分比的形式显示内存使用情况，测试用的电脑内存容量为16G;

[NET I/O]：容器通過其网络接口发送和接受到的数据量;

[BLOCK I/O]：容器通过块设备读取和写入的数据量;

[PIDS]：容器创建的进程或线程数。

2.2 ? docker top

除了上面提到的 docker stats 命令外，Docker还提供了另一个比较简单的命令docker top，用于查看容器中运行的进程信息，支持 ps 命令参数。

3 ? ? ?管理容器使用的资源

3.1 ? 容器的CPU资源管理

CPU和内存是使用容器时尤为关注的资源，对于CPU资源的管理涉及的内容会偏底层一些，有些涉及内核的 CPU 调度器。

可以使用 docker run --help |grep CPU来查看Docker提供了哪些控制 CPU 资源相关的参数。

下面以几个示例来分别进行说明：

3.1.1 ? 默认无限制

以下演示均在一个4核CPU的电脑上进行。

首先，启动一个容器，以体积较小的 Alpine Linux 为例：

然后，在另一个窗口，执行上文中介绍的查看容器资源的命令：

从返回数据可以看出，当前容器内CPU的消耗几乎没有，且 PIDS 为 1，也即是当前只有一个进程。

现在，再切换回刚才启动的容器，执行以下命令：

sha256sum是一个用来计算和检查SHA256信息的命令行工具，而/dev/zero是 Linux系统里一个特殊的设备，它可以提供无限的空字符串。这个命令，会让 sha256sum 持续地读/dev/zero产生的空串，并进行计算，这样的动作会迅速消耗计算机的CPU资源。此时，再来查看容器的资源使用情况：

从返回数据中的CPU使用率可以看出，单个CPU芯片已经在满负荷运转了。此时，我们再新打开一个窗口，进入容器内，执行与上面相同的命令：

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