Docker网络原理及Cgroup硬件资源占用控制

docker的网络模式

获取容器的进程号

docker inspect -f '{{.State.Pid}}' 容器id/容器名

 docker初始状态下有三种默认的网络模式 ,bridg(桥接),host(主机),none(无网络设置)

host主机模式

相当于Vmware中的桥接模式,与宿主机在同一个网络中,但没有独立IP地址。Docker使用了Linux的Namespaces技术来进行资源隔离,如PID Namespace隔离进程,Mount Namespace隔离 文件系统,Network Namespace隔离网络等。一个Network Namespace提供了一份独立的网络环境,包括网卡、路由、iptable规则等都与其他的Network Namespacel隔离。一个Docker容器一 般会分配一个独立的Network. Namespace。

但如果启动容器的时候使用host模式, 那么这个容器将不会获得一 个独立的Network Namespace,而是和宿主机共用一个Network Namespace。 容器将不会虚拟出自己的网卡、配置自己的IP等,而是使用宿主机的IP和端口。

容器和宿主机共享网络命名空间,但没有独立IP地址,使用宿主机的IP地址,和宿主机共享端口范围,例如宿主机使用了80端口,那么容器不能使用80端口。这种模式比较方便,但不安全。

#创建容器web1,指定网络模式为 host
 #容器和宿主机共享网络命名空间,但没有独立IP地址。使用宿主机的IP,和宿主机共享端口范围。
 docker run -d --name web1 --net=host nginx
 ​
 #访问宿主机的ip和80端口,则可以访问到tt1的nginx服务
 curl http://192.168.73.105:80

container模式

这个模式指定新创建的容器和已经存在的一个容器共享一个Network Namespace,而不是和宿主机共享。 新创建的容器不会创建自己的网卡,配置自己的Ie,而是和一个指定的容器共享re、端口范围等。同样,两个容器除了网络方面,其他的如文件系统、进程列表等还是隔离的。两个容器的进程可以通过lo网卡设备通信。

新创建的B容器和A容器共享命名空间。假如A容器使用了80端口,B容器就不能使用80端口。 

#基于镜像centos:7 创建一个名为web2的容器
docker run -itd --name web2 centos:7 /bin/bash
#查看容器web2的pid号
docker inspect -f '{{.State.Pid}}' web2
ls -l /proc/web2的pid/ns
 
#创建web3容器,使用container网络模式,和web2共享网络命名空间
docker run -itd --name web3 --net=container:web2 centos:7 bash
#查看web3容器的pid
docker inspect -f '{{.State.Pid}}' web3
ls -l /proc/web3的pid/ns/
#可以看到web3和web2共享同一个网络命名空间

none模式

使用none模式,Docker容器拥有自己的Network Namespace,但是,并不为Docker容器进行任何网络配置。也就是说,这个locker容器没有网卡、iP、路由等信息。这种网络模式下容器只有lo回环网络,没有其他网卡、这种类型的网络没有办法联网,封闭的网络能很好的保证容器的安全性。
 

bridge桥接模式

bridge模式是docker的默认网络模式,不用--net参数,就是bridge模式。

相当于Vmware中的 nat模式,容器使用独立.network Namespace,并连接到docker虚拟网卡。通过docker0网桥以及iptables

nat表配置与宿主机通信,此模式会为每一个容器分配hetwork Mamespace、设置等,并将一个主机上的 Docker容器连接到一个虚拟网桥上。

 (1)当Docker进程启动时,会在主机上创建一个名为docker0的虚拟网桥,此主机上启动的Dokcer容器会连接到这个虚拟网桥上。虚拟网桥的工作方式和物理交换机类似,这样主机上的所有容器就通过交换机连在了一个二层网络中。

(2)从docker0子网中分配一个IP给容器使用,并设置docker0的Ip地址为容器的默认网关。在主机上创建一对虚拟网卡veth pair设备。veth设备总是成对出现的,它们组成了一个数据的通道,数据从一个设备进入,就会从另一个设备出来、因此,veth设备常用来连接两个网络设备。

(3 ) Docker将 veth pair 设备的一端放在新创建的容器中,并命名为eth0(容器的网卡),另一端放在主机中,以veth*这样类似的名字命名,并将这个网络设备加入到docker0网桥中。可以通过 brctl show命令查看。

(4) 使用docker run -p 时,docker实际是在iptables做了DNAT规则,实现端口转发功能。可以使用iptables -t nat -vnL查看。

[root@localhost opt]#docker run -id --name c1  centos:7
[root@localhost opt]#docker run -id --name c2  centos:7
[root@localhost opt]#docker run -id --name c3  centos:7
[root@localhost opt]#brctl show
[root@localhost opt]#docker run -id --name c4  -p 8080:80 centos:7
[root@localhost opt]#brctl show
[root@localhost opt]#docker ps -a

容器的自定义网络

docker network create --subnet=172.66.0.0/16 --opt "com.docker.network.bridge.name"="docker1" mynetwork 

docker run -id --net=mynetwork --ip 172.66.0.66 --name a3 centos:7

ping 172.66.0.66

如果想要删除自定义的网络,可以使用 docker network rm 网络模式名称 进行删除,例如docker network rm mynetwork

 删除网络模式前,需要先确保使用该网络模式创建的容器已退出(即已停止)。如果容器仍在运行,则该网络无法删除。

 Docker容器的资源控制

 Docker通过Cgroup 来控制容器使用的资源配额,包括CPU、内存、磁盘三大方面,基本覆盖了常见的资源配额和使用量控制。Caroup 是ControlGroups的缩写,是Linux 内核提供的一种可以限制、记录、隔离进程组所使用的物理资源(如 cpu、内存、磁盘,io等等)的机制,被LXC、docker等很多项目用于实现进程资源控制。Cgroup本身是提供将进程进行分组化管理的功能和接口的基础结构,I/O或内存的分配控制等具体的资源管理是通过该功能来实现的。

资源限制:可以对任务使用的资源总额进行限制。
优先级分配:通过分配的cpu时间片数量以及磁盘IO带宽大小,实际上相当于控制了任务运行优先级。
资源统计:可以统计系统的资源使用量,如cpu时长,内存用量等。
任务控制: cgroup可以对任务 执行挂起、恢复等操作。

创建容器时指定容器的cpu资源占用量上限 

docker run -id --name c2 --cpu-quota 30000 centos:7
[root@localhost docker]#docker exec -it c2 bash
[root@10cfa036ff07 /]# vim cpu.sh
#!/bin/bash
i=0
while true
do
let i++
done
[root@10cfa036ff07 /]# vi cpu.sh
[root@10cfa036ff07 /]# chmod +x cpu.sh 
[root@10cfa036ff07 /]# ./cpu.sh 

设置cpu资源的占用比 

[root@localhost ~]#docker run -id --name b1 --cpu-shares 2048 centos:7
 
[root@localhost ~]#docker run -id --name b2 --cpu-shares 1024 centos:7
 
[root@localhost ~]#docker run -id --name b3 --cpu-shares 1024 centos:7

进行绑核创建容器 

[root@localhost ~]#docker run -id --name b4 --cpuset-cpus 2 centos:7

 

内存使用的限制

限制容器可以使用的最大内存

docker run -itd --name d1 -m 512m centos:7 /bin/bash
docker  stats

限制容器可用的swap 大小 

 #--memory-swap 的值包含容器可用内存和可用swap,减去-m的值才是可用swap的值。
 #表示容器可以使用512M的物理内存,并且可以使用512M的swap。因为1g减去512m的物理内存,剩余值才是可用swap。
 docker run -itd --name d2 -m 512m --memory-swap=1g centos:7 bash
 #--memoryswap值和 -m 的值相同,表示容器无法使用swap
 docker run -itd --name d3 -m 512m --memory-swap=512m centos:7 bash
 # --memory-swap 的值设置为0或者不设置,则容器可以使用的 swap 大小为 -m 值的两倍。
 docker run -itd --name d4 -m 512m centos:7 bash
 # --memory-swap 值为 -1,它表示容器程序使用的内存受限,但可以使用的swap空间使用不受限制(宿主机有多少swap 容器就可以使用多少)。
 docker run -itd --name d5 -m 512m --memory-swap=-1 centos:7 bash

对磁盘IO的配置控制(blkio)的限制 

进行写速度限制的容器创建 
  
[root@localhost ~]#docker run -it --name e3 --device-write-bps /dev/sda:1M centos:7 /bin/bash
[root@6c1b8bcf6b44 /]# dd if=/dev/zero of=/opt/test.out bs=10M count=5 oflag=direct

清除docker占用的磁盘空间

docker system prune -a

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