LXD 2.0 系列(四):資源控制
因為 LXD 容器管理有很多命令,因此這篇文章會很長。 如果你想要快速地瀏覽這些相同的命令,你可以嘗試下我們的在線演示!
可用資源限制
LXD 提供了各種資源限制。其中一些與容器本身相關,如內存配額、CPU 限制和 I/O 優先順序。而另外一些則與特定設備相關,如 I/O 帶寬或磁碟用量限制。
與所有 LXD 配置一樣,資源限制可以在容器運行時動態更改。某些可能無法啟用,例如,如果設置的內存值小於當前內存用量,但 LXD 將會試著設置並且報告失敗。
所有的限制也可以通過配置文件繼承,在這種情況下每個受影響的容器將受到該限制的約束。也就是說,如果在默認配置文件中設置 limits.memory=256MB
,則使用默認配置文件(通常是全都使用)的每個容器的內存限制為 256MB。
我們不支持資源限制池,將其中的限制由一組容器共享,因為我們沒有什麼好的方法通過現有的內核 API 實現這些功能。
磁碟
這或許是最需要和最明顯的需求。只需設置容器文件系統的大小限制,並對容器強制執行。
LXD 確實可以讓你這樣做!
不幸的是,這比它聽起來複雜得多。 Linux 沒有基於路徑的配額,而大多數文件系統只有基於用戶和組的配額,這對容器沒有什麼用處。
如果你正在使用 ZFS 或 btrfs 存儲後端,這意味著現在 LXD 只能支持磁碟限制。也有可能為 LVM 實現此功能,但這取決於與它一起使用的文件系統,並且如果結合實時更新那會變得棘手起來,因為並不是所有的文件系統都允許在線增長,而幾乎沒有一個允許在線收縮。
CPU
當涉及到 CPU 的限制,我們支持 4 種不同的東西:
- 只給我 X 個 CPU 核心
在這種模式下,你讓 LXD 為你選擇一組核心,然後為更多的容器和 CPU 的上線/下線提供負載均衡。
容器只看到這個數量的 CPU 核心。
- 給我一組特定的 CPU 核心(例如,核心1、3 和 5)
類似於第一種模式,但是不會做負載均衡,你會被限制在那些核心上,無論它們有多忙。
- 給我你擁有的 20% 處理能力
在這種模式下,你可以看到所有的 CPU,但調度程序將限制你使用 20% 的 CPU 時間,但這隻有在負載狀態才會這樣!所以如果系統不忙,你的容器可以跑得很歡。而當其他的容器也開始使用 CPU 時,它會被限制用量。
- 每測量 200ms,給我 50ms(並且不超過)
此模式與上一個模式類似,你可以看到所有的 CPU,但這一次,無論系統可能是多麼空閑,你只能使用你設置的極限時間下的儘可能多的 CPU 時間。在沒有過量使用的系統上,這可使你可以非常整齊地分割 CPU,並確保這些容器的持續性能。
另外還可以將前兩個中的一個與最後兩個之一相結合,即請求一組 CPU,然後進一步限制這些 CPU 的 CPU 時間。
除此之外,我們還有一個通用的優先順序調節方式,可以告訴調度器當你處於負載狀態時,兩個爭奪資源的容器誰會取得勝利。
內存
內存聽起來很簡單,就是給我多少 MB 的內存!
它絕對可以那麼簡單。 我們支持這種限制以及基於百分比的請求,比如給我 10% 的主機內存!
另外我們在上層支持一些額外的東西。 例如,你可以選擇在每個容器上打開或者關閉 swap,如果打開,還可以設置優先順序,以便你可以選擇哪些容器先將內存交換到磁碟!
內存限制默認是「hard」。 也就是說,當內存耗盡時,內核將會開始殺掉你的那些進程。
或者,你可以將強制策略設置為「soft」,在這種情況下,只要沒有別的進程的情況下,你將被允許使用儘可能多的內存。一旦別的進程想要這塊內存,你將無法分配任何內存,直到你低於你的限制或者主機內存再次有空餘。
網路 I/O
網路 I/O 可能是我們看起來最簡單的限制,但是相信我,實現真的不簡單!
我們支持兩種限制。 第一個是對網路介面的速率限制。你可以設置入口和出口的限制,或者只是設置「最大」限制然後應用到出口和入口。這個只支持「橋接」和「p2p」類型介面。
第二種是全局網路 I/O 優先順序,僅當你的網路介面趨於飽和的時候再使用。
塊 I/O
我把最古怪的放在最後。對於用戶看起來它可能簡單,但有一些情況下,它的結果並不會和你的預期一樣。
我們在這裡支持的基本上與我在網路 I/O 中描述的相同。
你可以直接設置磁碟的讀寫 IO 的頻率和速率,並且有一個全局的塊 I/O 優先順序,它會通知 I/O 調度程序更傾向哪個。
古怪的是如何設置以及在哪裡應用這些限制。不幸的是,我們用於實現這些功能的底層使用的是完整的塊設備。這意味著我們不能為每個路徑設置每個分區的 I/O 限制。
這也意味著當使用可以支持多個塊設備映射到指定的路徑(帶或者不帶 RAID)的 ZFS 或 btrfs 時,我們並不知道這個路徑是哪個塊設備提供的。
這意味著,完全有可能,實際上確實有可能,容器使用的多個磁碟掛載點(綁定掛載或直接掛載)可能來自於同一個物理磁碟。
這就使限制變得很奇怪。為了使限制生效,LXD 具有猜測給定路徑所對應塊設備的邏輯,這其中包括詢問 ZFS 和 btrfs 工具,甚至可以在發現一個文件系統中循環掛載的文件時遞歸地找出它們。
這個邏輯雖然不完美,但通常會找到一組應該應用限制的塊設備。LXD 接著記錄並移動到下一個路徑。當遍歷完所有的路徑,然後到了非常奇怪的部分。它會平均你為相應塊設備設置的限制,然後應用這些。
這意味著你將在容器中「平均」地獲得正確的速度,但這也意味著你不能對來自同一個物理磁碟的「/fast」和一個「/slow」目錄應用不同的速度限制。 LXD 允許你設置它,但最後,它會給你這兩個值的平均值。
它怎麼工作?
除了網路限制是通過較舊但是良好的「tc」實現的,上述大多數限制是通過 Linux 內核的 cgroup API 來實現的。
LXD 在啟動時會檢測你在內核中啟用了哪些 cgroup,並且將只應用你的內核支持的限制。如果你缺少一些 cgroup,守護進程會輸出警告,接著你的 init 系統將會記錄這些。
在 Ubuntu 16.04 上,默認情況下除了內存交換審計外將會啟用所有限制,內存交換審計需要你通過swapaccount = 1
這個內核引導參數來啟用。
應用這些限制
上述所有限制都能夠直接或者用某個配置文件應用於容器。容器範圍的限制可以使用:
lxc config set CONTAINER KEY VALUE
或對於配置文件設置:
lxc profile set PROFILE KEY VALUE
當指定特定設備時:
lxc config device set CONTAINER DEVICE KEY VALUE
或對於配置文件設置:
lxc profile device set PROFILE DEVICE KEY VALUE
有效配置鍵、設備類型和設備鍵的完整列表可以看這裡。
CPU
要限制使用任意兩個 CPU 核心可以這麼做:
lxc config set my-container limits.cpu 2
要指定特定的 CPU 核心,比如說第二和第四個:
lxc config set my-container limits.cpu 1,3
更加複雜的情況還可以設置範圍:
lxc config set my-container limits.cpu 0-3,7-11
限制實時生效,你可以看下面的例子:
stgraber@dakara:~$ lxc exec zerotier -- cat /proc/cpuinfo | grep ^proces
processor : 0
processor : 1
processor : 2
processor : 3
stgraber@dakara:~$ lxc config set zerotier limits.cpu 2
stgraber@dakara:~$ lxc exec zerotier -- cat /proc/cpuinfo | grep ^proces
processor : 0
processor : 1
注意,為了避免完全混淆用戶空間,lxcfs 會重排 /proc/cpuinfo
中的條目,以便沒有錯誤。
就像 LXD 中的一切,這些設置也可以應用在配置文件中:
stgraber@dakara:~$ lxc exec snappy -- cat /proc/cpuinfo | grep ^proces
processor : 0
processor : 1
processor : 2
processor : 3
stgraber@dakara:~$ lxc profile set default limits.cpu 3
stgraber@dakara:~$ lxc exec snappy -- cat /proc/cpuinfo | grep ^proces
processor : 0
processor : 1
processor : 2
要限制容器使用 10% 的 CPU 時間,要設置下 CPU allowance:
lxc config set my-container limits.cpu.allowance 10%
或者給它一個固定的 CPU 時間切片:
lxc config set my-container limits.cpu.allowance 25ms/200ms
最後,要將容器的 CPU 優先順序調到最低:
lxc config set my-container limits.cpu.priority 0
內存
要直接應用內存限制運行下面的命令:
lxc config set my-container limits.memory 256MB
(支持的後綴是 KB、MB、GB、TB、PB、EB)
要關閉容器的內存交換(默認啟用):
lxc config set my-container limits.memory.swap false
告訴內核首先交換指定容器的內存:
lxc config set my-container limits.memory.swap.priority 0
如果你不想要強制的內存限制:
lxc config set my-container limits.memory.enforce soft
磁碟和塊 I/O
不像 CPU 和內存,磁碟和 I/O 限制是直接作用在實際的設備上的,因此你需要編輯原始設備或者屏蔽某個具體的設備。
要設置磁碟限制(需要 btrfs 或者 ZFS):
lxc config device set my-container root size 20GB
比如:
stgraber@dakara:~$ lxc exec zerotier -- df -h /
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
encrypted/lxd/containers/zerotier 179G 542M 178G 1% /
stgraber@dakara:~$ lxc config device set zerotier root size 20GB
stgraber@dakara:~$ lxc exec zerotier -- df -h /
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
encrypted/lxd/containers/zerotier 20G 542M 20G 3% /
要限制速度,你可以:
lxc config device set my-container root limits.read 30MB
lxc config device set my-container root.limits.write 10MB
或者限制 IO 頻率:
lxc config device set my-container root limits.read 20Iops
lxc config device set my-container root limits.write 10Iops
最後你在一個過量使用的繁忙系統上,你或許想要:
lxc config set my-container limits.disk.priority 10
將那個容器的 I/O 優先順序調到最高。
網路 I/O
只要機制可用,網路 I/O 基本等同於塊 I/O。
比如:
stgraber@dakara:~$ lxc exec zerotier -- wget http://speedtest.newark.linode.com/100MB-newark.bin -O /dev/null
--2016-03-26 22:17:34-- http://speedtest.newark.linode.com/100MB-newark.bin
Resolving speedtest.newark.linode.com (speedtest.newark.linode.com)... 50.116.57.237, 2600:3c03::4b
Connecting to speedtest.newark.linode.com (speedtest.newark.linode.com)|50.116.57.237|:80... connected.
HTTP request sent, awaiting response... 200 OK
Length: 104857600 (100M) [application/octet-stream]
Saving to: '/dev/null'
/dev/null 100%[===================>] 100.00M 58.7MB/s in 1.7s
2016-03-26 22:17:36 (58.7 MB/s) - '/dev/null' saved [104857600/104857600]
stgraber@dakara:~$ lxc profile device set default eth0 limits.ingress 100Mbit
stgraber@dakara:~$ lxc profile device set default eth0 limits.egress 100Mbit
stgraber@dakara:~$ lxc exec zerotier -- wget http://speedtest.newark.linode.com/100MB-newark.bin -O /dev/null
--2016-03-26 22:17:47-- http://speedtest.newark.linode.com/100MB-newark.bin
Resolving speedtest.newark.linode.com (speedtest.newark.linode.com)... 50.116.57.237, 2600:3c03::4b
Connecting to speedtest.newark.linode.com (speedtest.newark.linode.com)|50.116.57.237|:80... connected.
HTTP request sent, awaiting response... 200 OK
Length: 104857600 (100M) [application/octet-stream]
Saving to: '/dev/null'
/dev/null 100%[===================>] 100.00M 11.4MB/s in 8.8s
2016-03-26 22:17:56 (11.4 MB/s) - '/dev/null' saved [104857600/104857600]
這就是如何將一個千兆網的連接速度限制到僅僅 100Mbit/s 的!
和塊 I/O 一樣,你可以設置一個總體的網路優先順序:
lxc config set my-container limits.network.priority 5
獲取當前資源使用率
LXD API 可以導出目前容器資源使用情況的一點信息,你可以得到:
- 內存:當前、峰值、目前內存交換和峰值內存交換
- 磁碟:當前磁碟使用率
- 網路:每個介面傳輸的位元組和包數。
另外如果你使用的是非常新的 LXD(在寫這篇文章時的 git 版本),你還可以在lxc info
中得到這些信息:
stgraber@dakara:~$ lxc info zerotier
Name: zerotier
Architecture: x86_64
Created: 2016/02/20 20:01 UTC
Status: Running
Type: persistent
Profiles: default
Pid: 29258
Ips:
eth0: inet 172.17.0.101
eth0: inet6 2607:f2c0:f00f:2700:216:3eff:feec:65a8
eth0: inet6 fe80::216:3eff:feec:65a8
lo: inet 127.0.0.1
lo: inet6 ::1
lxcbr0: inet 10.0.3.1
lxcbr0: inet6 fe80::f0bd:55ff:feee:97a2
zt0: inet 29.17.181.59
zt0: inet6 fd80:56c2:e21c:0:199:9379:e711:b3e1
zt0: inet6 fe80::79:e7ff:fe0d:5123
Resources:
Processes: 33
Disk usage:
root: 808.07MB
Memory usage:
Memory (current): 106.79MB
Memory (peak): 195.51MB
Swap (current): 124.00kB
Swap (peak): 124.00kB
Network usage:
lxcbr0:
Bytes received: 0 bytes
Bytes sent: 570 bytes
Packets received: 0
Packets sent: 0
zt0:
Bytes received: 1.10MB
Bytes sent: 806 bytes
Packets received: 10957
Packets sent: 10957
eth0:
Bytes received: 99.35MB
Bytes sent: 5.88MB
Packets received: 64481
Packets sent: 64481
lo:
Bytes received: 9.57kB
Bytes sent: 9.57kB
Packets received: 81
Packets sent: 81
Snapshots:
zerotier/blah (taken at 2016/03/08 23:55 UTC) (stateless)
總結
LXD 團隊花費了幾個月的時間來迭代我們使用的這些限制的語言。 它是為了在保持強大和功能明確的基礎上同時保持簡單。
實時地應用這些限制和通過配置文件繼承,使其成為一種非常強大的工具,可以在不影響正在運行的服務的情況下實時管理伺服器上的負載。
更多信息
LXD 的主站在: https://linuxcontainers.org/lxd
LXD 的 GitHub 倉庫: https://github.com/lxc/lxd
LXD 的郵件列表:https://lists.linuxcontainers.org
LXD 的 IRC 頻道:#lxcontainers on irc.freenode.net
如果你不想在你的機器上安裝LXD,你可以在線嘗試下。
作者簡介:我是 Stéphane Graber。我是 LXC 和 LXD 項目的領導者,目前在加拿大魁北克蒙特利爾的家所在的Canonical 有限公司擔任 LXD 的技術主管。
via: https://www.stgraber.org/2016/03/26/lxd-2-0-resource-control-412/
作者:Stéphane Graber 譯者:geekpi 校對:wxy
本文轉載來自 Linux 中國: https://github.com/Linux-CN/archive