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