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LXD 2.0 系列(四):资源控制

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这是 LXD 2.0 系列介绍文章的第四篇。

LXD 入门 安装与配置 你的第一个 LXD 容器

因为 LXD 容器管理有很多命令,因此这篇文章会很长。 如果你想要快速地浏览这些相同的命令,你可以尝试下我们的在线演示!


LXD 2.0 系列(四):资源控制
可用资源限制

LXD 提供了各种资源限制。其中一些与容器本身相关,如内存配额、CPU 限制和 I/O 优先级。而另外一些则与特定设备相关,如 I/O 带宽或磁盘用量限制。

与所有 LXD 配置一样,资源限制可以在容器运行时动态更改。某些可能无法启用,例如,如果设置的内存值小于当前内存用量,但 LXD 将会试着设置并且报告失败。

所有的限制也可以通过配置文件继承,在这种情况下每个受影响的容器将受到该限制的约束。也就是说,如果在默认配置文件中设置 limits.memory=256MB,则使用默认配置文件(通常是全都使用)的每个容器的内存限制为 256MB。

我们不支持资源限制池,将其中的限制由一组容器共享,因为我们没有什么好的方法通过现有的内核 API 实现这些功能。

磁盘

这或许是最需要和最明显的需求。只需设置容器文件系统的大小限制,并对容器强制执行。

LXD 确实可以让你这样做!

不幸的是,这比它听起来复杂得多。 linux 没有基于路径的配额,而大多数文件系统只有基于用户和组的配额,这对容器没有什么用处。

如果你正在使用 ZFS 或 btrfs 存储后端,这意味着现在 LXD 只能支持磁盘限制。也有可能为 LVM 实现此功能,但这取决于与它一起使用的文件系统,并且如果结合实时更新那会变得棘手起来,因为并不是所有的文件系统都允许在线增长,而几乎没有一个允许在线收缩。

CPU

当涉及到 CPU 的限制,我们支持 4 种不同的东西:

只给我 X 个 CPU 核心

在这种模式下,你让 LXD 为你选择一组核心,然后为更多的容器和 CPU 的上线/下线提供负载均衡。

容器只看到这个数量的 CPU 核心。

给我一组特定的 CPU 核心(例如,核心1、3 和 5)

类似于第一种模式,但是不会做负载均衡,你会被限制在那些核心上,无论它们有多忙。

给我你拥有的 20% 处理能力

在这种模式下,你可以看到所有的 CPU,但调度程序将限制你使用 20% 的 CPU 时间,但这只有在负载状态才会这样!所以如果系统不忙,你的容器可以跑得很欢。而当其他的容器也开始使用 CPU 时,它会被限制用量。

每测量 200ms,给我 50ms(并且不超过)

此模式与上一个模式类似,你可以看到所有的 CPU,但这一次,无论系统可能是多么空闲,你只能使用你设置的极限时间下的尽可能多的 CPU 时间。在没有过量使用的系统上,这可使你可以非常整齐地分割 CPU,并确保这些容器的持续性能。

另外还可以将前两个中的一个与最后两个之一相结合,即请求一组 CPU,然后进一步限制这些 CPU 的 CPU 时间。

除此之外,我们还有一个通用的优先级调节方式,可以告诉调度器当你处于负载状态时,两个争夺资源的容器谁会取得胜利。

内存

内存听起来很简单,就是给我多少 MB 的内存!

它绝对可以那么简单。 我们支持这种限制以及基于百分比的请求,比如给我 10% 的主机内存!

另外我们在上层支持一些额外的东西。 例如,你可以选择在每个容器上打开或者关闭 swap,如果打开,还可以设置优先级,以便你可以选择哪些容器先将内存交换到磁盘!

内存限制默认是“hard”。 也就是说,当内存耗尽时,内核将会开始杀掉你的那些进程。

或者,你可以将强制策略设置为“soft”,在这种情况下,只要没有别的进程的情况下,你将被允许使用尽可能多的内存。一旦别的进程想要这块内存,你将无法分配任何内存,直到你低于你的限制或者主机内存再次有空余。

网络 I/O

网络 I/O 可能是我们看起来最简单的限制,但是相信我,实现真的不简单!

我们支持两种限制。 第一个是对网络接口的速率限制。你可以设置入口和出口的限制,或者只是设置“最大”限制然后应用到出口和入口。这个只支持“桥接”和“p2p”类型接口。

第二种是全局网络 I/O 优先级,仅当你的网络接口趋于饱和的时候再使用。

块 I/O

我把最古怪的放在最后。对于用户看起来它可能简单,但有一些情况下,它的结果并不会和你的预期一样。

我们在这里支持的基本上与我在网络 I/O 中描述的相同。

你可以直接设置磁盘的读写 IO 的频率和速率,并且有一个全局的块 I/O 优先级,它会通知 I/O 调度程序更倾向哪个。

古怪的是如何设置以及在哪里应用这些限制。不幸的是,我们用于实现这些功能的底层使用的是完整的块设备。这意味着我们不能为每个路径设置每个分区的 I/O 限制。

这也意味着当使用可以支持多个块设备映射到指定的路径(带或者不带 RAID)的 ZFS 或 btrfs 时,我们并不知道这个路径是哪个块设备提供的。

这意味着,完全有可能,实际上确实有可能,容器使用的多个磁盘挂载点(绑定挂载或直接挂载)可能来自于同一个物理磁盘。

这就使限制变得很奇怪。为了使限制生效,LXD 具有猜测给定路径所对应块设备的逻辑,这其中包括询问 ZFS 和 btrfs 工具,甚至可以在发现一个文件系统中循环挂载的文件时递归地找出它们。

这个逻辑虽然不完美,但通常会找到一组应该应用限制的块设备。LXD 接着记录并移动到下一个路径。当遍历完所有的路径,然后到了非常奇怪的部分。它会平均你为相应块设备设置的限制,然后应用这些。

这意味着你将在容器中“平均”地获得正确的速度,但这也意味着你不能对来自同一个物理磁盘的“/fast”和一个“/slow”目录应用不同的速度限制。 LXD 允许你设置它,但最后,它会给你这两个值的平均值。

它怎么工作?

除了网络限制是通过较旧但是良好的“tc”实现的,上述大多数限制是通过 Linux 内核的 cgroup API 来实现的。

LXD 在启动时会检测你在内核中启用了哪些 cgroup,并且将只应用你的内核支持的限制。如果你缺少一些 cgroup,守护进程会输出警告,接着你的 init 系统将会记录这些。

在 Ubuntu 16.04 上,默认情况下除了内存交换审计外将会启用所有限制,内存交换审计需要你通过swapaccount = 1这个内核引导参数来启用。

应用这些限制

上述所有限制都能够直接或者用某个配置文件应用于容器。容器范围的限制可以使用:

lxcconfigsetCONTAINERKEYVALUE

或对于配置文件设置:

lxcprofilesetPROFILEKEYVALUE

当指定特定设备时:

lxcconfigdevicesetCONTAINERDEVICEKEYVALUE

或对于配置文件设置:

lxcprofiledevicesetPROFILEDEVICEKEYVALUE

有效配置键、设备类型和设备键的完整列表可以看这里。

CPU

要限制使用任意两个 CPU 核心可以这么做:

lxcconfigsetmy-containerlimits.cpu2

要指定特定的 CPU 核心,比如说第二和第四个:

lxcconfigsetmy-containerlimits.cpu1,3

更加复杂的情况还可以设置范围:

lxcconfigsetmy-containerlimits.cpu0-3,7-11

限制实时生效,你可以看下面的例子:

stgraber@dakara:~$lxcexeczerotier--cat/proc/cpuinfo|grep^proces processor:0 processor:1 processor:2 processor:3 stgraber@dakara:~$lxcconfigsetzerotierlimits.cpu2 stgraber@dakara:~$lxcexeczerotier--cat/proc/cpuinfo|grep^proces processor:0 processor:1

注意,为了避免完全混淆用户空间,lxcfs 会重排 /proc/cpuinfo 中的条目,以便没有错误。

就像 LXD 中的一切,这些设置也可以应用在配置文件中:

stgraber@dakara:~$lxcexecsnappy--cat/proc/cpuinfo|grep^proces processor:0 processor:1 processor:2 processor:3 stgraber@dakara:~$lxcprofilesetdefaultlimits.cpu3 stgraber@dakara:~$lxcexecsnappy--cat/proc/cpuinfo|grep^proces processor:0 processor:1 processor:2

要限制容器使用 10% 的 CPU 时间,要设置下 CPU allowance:

lxcconfigsetmy-containerlimits.cpu.allowance10%

或者给它一个固定的 CPU 时间切片:

lxcconfigsetmy-containerlimits.cpu.allowance25ms/200ms

最后,要将容器的 CPU 优先级调到最低:

lxcconfigsetmy-containerlimits.cpu.priority0 内存

要直接应用内存限制运行下面的命令:

lxcconfigsetmy-containerlimits.memory256MB

(支持的后缀是 KB、MB、GB、TB、PB、EB)

要关闭容器的内存交换(默认启用):

lxcconfigsetmy-containerlimits.memory.swapfalse

告诉内核首先交换指定容器的内存:

lxcconfigsetmy-containerlimits.memory.swap.priority0

如果你不想要强制的内存限制:

lxcconfigsetmy-containerlimits.memory.enforcesoft 磁盘和块 I/O

不像 CPU 和内存,磁盘和 I/O 限制是直接作用在实际的设备上的,因此你需要编辑原始设备或者屏蔽某个具体的设备。

要设置磁盘限制(需要 btrfs 或者 ZFS):

lxcconfigdevicesetmy-containerrootsize20GB

比如:

stgraber@dakara:~$lxcexeczerotier--df-h/ FilesystemSizeUsedAvailUse%Mountedon encrypted/lxd/containers/zerotier179G542M178G1%/ stgraber@dakara:~$lxcconfigdevicesetzerotierrootsize20GB stgraber@dakara:~$lxcexeczerotier--df-h/ FilesystemSizeUsedAvailUse%Mountedon encrypted/lxd/containers/zerotier20G542M20G3%/

要限制速度,你可以:

lxcconfigdevicesetmy-containerrootlimits.read30MB lxcconfigdevicesetmy-containerroot.limits.write10MB

或者限制 IO 频率:

lxcconfigdevicesetmy-containerrootlimits.read20Iops lxcconfigdevicesetmy-containerrootlimits.write10Iops

最后你在一个过量使用的繁忙系统上,你或许想要:

lxcconfigsetmy-containerlimits.disk.priority10

将那个容器的 I/O 优先级调到最高。

网络 I/O

只要机制可用,网络 I/O 基本等同于块 I/O。

比如:

stgraber@dakara:~$lxcexeczerotier--wgethttp://speedtest.newark.linode.com/100MB-newark.bin-O/dev/null --2016-03-2622:17:34--http://speedtest.newark.linode.com/100MB-newark.bin Resolvingspeedtest.newark.linode.com(speedtest.newark.linode.com)...50.116.57.237,2600:3c03::4b Connectingtospeedtest.newark.linode.com(speedtest.newark.linode.com)|50.116.57.237|:80...connected. HTTPrequestsent,awaitingresponse...200OK Length:104857600(100M)[application/octet-stream] Savingto:'/dev/null' /dev/null100%[===================>]100.00M58.7MB/sin1.7s 2016-03-2622:17:36(58.7MB/s)-'/dev/null'saved[104857600/104857600] stgraber@dakara:~$lxcprofiledevicesetdefaulteth0limits.ingress100Mbit stgraber@dakara:~$lxcprofiledevicesetdefaulteth0limits.egress100Mbit stgraber@dakara:~$lxcexeczerotier--wgethttp://speedtest.newark.linode.com/100MB-newark.bin-O/dev/null --2016-03-2622:17:47--http://speedtest.newark.linode.com/100MB-newark.bin Resolvingspeedtest.newark.linode.com(speedtest.newark.linode.com)...50.116.57.237,2600:3c03::4b Connectingtospeedtest.newark.linode.com(speedtest.newark.linode.co

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