Docker网络及资源控制

1.Docker网络

Docker网络实现原理

Docker的网络模式

host模式

container模式

none模式

bridge模式

自定义网络

2.资源控制

CPU资源控制

设置CPU使用率上限

设置CPU资源占用比

设置容器绑定指定的CPU

对内存使用的限制

对磁盘IO配额控制（blkio）的限制

3.数据卷创建

宿主机目录或文件挂载到容器中

共享数据卷容器的数据卷

编辑容器互联（可以通过容器名称或连接别名通信）

1.Docker网络

Docker网络实现原理

Docker使用Linux桥接，在宿主机虚拟一个Docker容器网桥(docker0)，Docker启动一个容器时会根据Docker网桥的网段分配给容器一个IP地址，称为Container-IP，同时Docker网桥是每个容器的默认网关。因为在同一宿主机内的容器都接入同一个网桥，这样容器之间就能够通过容器的 Container-IP 直接通信。
Docker网桥是宿主机虚拟出来的，并不是真实存在的网络设备，外部网络是无法寻址到的，这也意味着外部网络无法直接通过 Container-IP 访问到容器。如果容器希望外部访问能够访问到，可以通过映射容器端口到宿主主机（端口映射），即 docker run 创建容器时候通过 -p 或 -P 参数来启用，访问容器的时候就通过[宿主机IP]:[容器端口]访问容器。

docker run -d[-i -t] -P 镜像名:标签                            #使用从32768开始的随机端口映射容器
docker run -d[-i -t] -p 宿主机端口:容器端口  镜像名:标签         #使用指定的宿主机端口映射容器

Docker的网络模式

Host：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。
Container：创建的容器不会创建自己的网卡，配置自己的IP，而是和一个指定的容器共享IP、端口范围。
None：该模式关闭了容器的网络功能。
Bridge：默认为该模式，此模式会为每一个容器分配、设置IP等，并将容器连接到一个docker0虚拟网桥，通过docker0网桥以及iptables nat 表配置与宿主机通信。
自定义网络

安装Docker时，它会自动创建三个网络，bridge（创建容器默认连接到此网络）、 none 、host

docker network ls
或
docker network list			#查看docker网络列表

#使用docker run创建Docker容器时，可以用 --net 或 --network 选项指定容器的网络模式
●host模式：使用 --net=host 指定。
●none模式：使用 --net=none 指定。
●container模式：使用 --net=container:NAME_or_ID 指定。
●bridge模式：使用 --net=bridge 指定，默认设置，可省略。

host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 Namespace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。

格式：
docker run -d[-i -t] --net=host 容器名或ID

例：
docker run -itd --name y4 --net=host nginx bash

容器与宿主机共享网络namespace，即容器和宿主机使用同一个IP、端口范围（容器与宿主机或其它使用host模式的容器不能用同一个端口）、路由、iptables规则等网络资源。

container模式

和指定已存在的容器共享网络namespace，即这两个容器使用同一个IP、端口范围（容器与指定的容器不能用同一个端口）、路由、iptables规则等网络资源。

语法：
docker run --network=container:容器名|容器ID

none模式

每个容器都有独立的网络namespace，但是容器没有自己的eth0网卡、IP、端口等，只有lo网卡。

语法：
docker run --network=none

bridge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docker0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Network Namespace、设置IP等，并将一个主机上的 Docker 容器连接到一个虚拟网桥上。

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Docker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。
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。
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。

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。

自定义网络

可以用来自定义创建一个网段、网桥、网络模式，从而可以创建容器时自定义容器IP

//创建自定义网络
#可以先自定义网络，再使用指定IP运行docker
docker network create --subnet 自定义网段 --opt "com.docker.network.bridge.name"="自定义网桥名"  自定义网络模式名
----------------------------------------------------------------------------------------------------------
#docker1 为执行 ifconfig -a 命令时，显示的网卡名，如果不使用 --opt 参数指定此名称，那你在使用 ifconfig -a 命令查看网络信息时，看到的是类似 br-110eb56a0b22 这样的名字，这显然不怎么好记。
#mynetwork 为执行 docker network list 命令时，显示的bridge网络模式名称。

2.资源控制

CPU资源控制

设置CPU使用率上限

Linux通过CFS（Completely Fair Scheduler，完全公平调度器）来调度各个进程对CPU的使用。CFS默认的调度周期是100ms。
我们可以设置每个容器进程的调度周期，以及在这个周期内各个容器最多能使用多少 CPU 时间。
使用 --cpu-period 即可设置调度周期，使用 --cpu-quota 即可设置在每个周期内容器能使用的CPU时间。两者可以配合使用。
CFS 周期的有效范围是 1ms~1s，对应的 --cpu-period 的数值范围是 1000~1000000。
而容器的 CPU 配额必须不小于 1ms，即 --cpu-quota 的值必须 >= 1000。

#查看
docker ps -a
cd /sys/fs/cgroup/cpu/docker/id号/
cat cpu.cfs_quota_us
cat cpu.cfs_period_us
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
cpu.cfs_period_us：cpu分配的周期(微秒，所以文件名中用 us 表示），默认为100000。
cpu.cfs_quota_us：表示该cgroups限制占用的时间（微秒），默认为-1，表示不限制。 如果设为50000，表示占用50000/100000=50%的CPU。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------

设置单个容器进程能够使用的CPU使用率上限

针对新建的容器：
docker run --cpu-period 单个CPU调度周期时间(1000~1000000)  --cpu-quota 容器进程能够使用的最大CPU时间(>=1000)

针对已存在的容器：
修改 /sys/fs/cgroup/cpu/docker/容器ID/ 目录下的 cpu.cfs_period_us(单个CPU调度周期时间)  cpu.cfs_quota_us(容器进程能够使用的最大CPU时间)  文件的值
echo 数值 > cpu.cfs_quota_us
echo 数值 > cpu.cfs_period_us

可自行进行cpu压力测试
docker exec -it ui /bin/bash
vim /cpu.sh
#!/bin/bash
i=0
while true
do
let i++
done

chmod +x /cpu.sh
./cpu.sh

top					#可以看到这个脚本占了很多的cpu资源

设置CPU资源占用比

Docker 通过 --cpu-shares 指定 CPU 份额，默认值为1024，值为1024的倍数。

格式：
docker run --cpu-shares 容器进程最大占用CPU的份额(值为1024的倍数)

#创建两个容器为 c1 和 c2，若只有这两个容器，设置容器的权重，使得c1和c2的CPU资源占比为1/3和2/3。
docker run -itd --name c1 --cpu-shares 512 nginx
docker run -itd --name c2 --cpu-shares 1024 nginx

docker stats   #查看容器运行状态（动态更新）

#可自行分别进入容器，进行压力测试
yum install -y epel-release
yum install -y stress
stress -c 4				#产生四个进程，每个进程都反复不停的计算随机数的平方根

设置容器绑定指定的CPU

语法：
docker run --cpuset-cpus CPUID1[,CPUID2,....]

可自行进行测试
进入容器，进行压力测试
yum install -y epel-release
yum install stress -y
stress -c 4
#退出容器，执行 top 命令再按 1 查看CPU使用情况。

对内存使用的限制

设置容器能够使用的内存和swap的值

docker run -m 内存值  --memory-swap 内存和swap的总值
                    设置 0 或 不设置，表示swap为内存的2倍
					设置 -1，表示不限制swap的值，宿主机有多少容器即可使用多少
					设置 与 -m 一样的值，表示不使用swap
docker stats

/限制可用的 swap 大小， --memory-swap
强调一下，--memory-swap 是必须要与 --memory 一起使用的。

例：
docker run -itd --name cc -m 300m --memory-swap=1g nginx /bin/bash

正常情况下，--memory-swap 的值包含容器可用内存和可用 swap。
所以 -m 300m --memory-swap=1g 的含义为：容器可以使用 300M 的物理内存，并且可以使用 700M（1G - 300）的 swap。

对磁盘IO配额控制（blkio）的限制

docker run --device-read-bps    磁盘设备文件路径:速率              #限制容器在某个磁盘上读的速度
           --device-write-bps   磁盘设备文件路径:速率              #限制容器在某个磁盘上写的速度
		   --device-read-iops   磁盘设备文件路径:次数              #限制容器在某个磁盘上读的次数
           --device-write-iops  磁盘设备文件路径:次数              #限制容器在某个磁盘上写的次数

例：

--device-read-bps：限制某个设备上的读速度bps（数据量），单位可以是kb、mb(M)或者gb。
docker run -itd --name jk --device-read-bps /dev/sda:1M  nginx /bin/bash

--device-write-bps ： 限制某个设备上的写速度bps（数据量），单位可以是kb、mb(M)或者gb。
docker run -itd --name io --device-write-bps /dev/sda:1mb nginx /bin/bash

可自行测试：
通过dd来验证写速度

dd if=/dev/zero of=test.out bs=1M count=10 oflag=direct				#添加oflag参数以规避掉文件系统cache
10+0 records in
10+0 records out
10485760 bytes (10 MB) copied, 10.0025 s, 1.0 MB/s

#清理docker占用的磁盘空间
docker system prune -a			#可以用于清理磁盘，删除关闭的容器、无用的数据卷和网络

3.数据卷创建

宿主机目录或文件挂载到容器中

因为容器的数据是临时的，一旦容器被删除，数据将永久丢失。想要将容器中的数据持久化，可以将宿主机目录挂载到容器中。

语法：
docker run -d -v 宿主机目录:数据卷  镜像名称:标签   #将宿主机目录挂载到容器中
#挂载后的目录默认可读可写
##如果想要修改为只读，那么为
docker run -d -v 宿主机目录:数据卷:ro  镜像名称:标签

共享数据卷容器的数据卷

语法：
docker run -d [--name] --volumes-from 存在的容器 镜像名称:标签

容器互联（可以通过容器名称或连接别名通信）

语法：
#创建并运行源容器取名test01
docker run -dit --name test01 nginx bash
#创建并运行接收容器取名test02，使用--link选项指定连接容器test01以实现容器互联。
 
docker run -itd --name test02 --link test01:aa centos:7 bash
##--link 容器名:连接的别名

#进test02容器，ping test01，通过容器名称或者别名都可以通信
docker exec -it test02 bash
ping test01
ping aa 
#可以看到c1容器的IP地址


#创建容器test03，没有与test01做互联
docker run -dit --name test03 centos:7 bash
docker exec -it test03 bash      #进入容器
#通过test01的容器名称和别名，都无法和test01通信
# ping test01