docker compose 资源限制及验证

使用场景

容器运行时默认是不限制资源使用的，就是说容器可以尽可能的使用主机的资源源；但是在多个容器运行时，资源限制还是很有必要的，下面我们介绍一下在docker compose 管理的多容器使用场景：

多容器应用：在微服务架构中，多个服务同时运行，需确保每个服务的资源使用不影响其他服务。
性能测试：在进行压力测试时，限制资源使用可模拟实际运行环境，避免不必要的资源竞争。
开发环境：在本地开发中，资源限制有助于防止开发过程中的资源过度消耗。

演示环境配置

限制容器对CPU的使用

在没有特殊说明的情况下，会在同一目录中操作。

1. 创建容器压测镜像：

$ cat Dockerfile
FROM ubuntu:latest

RUN apt-get update && \
        apt-get install stress

CMD ["stress", "--cpu", "4", "--timeout", "600"]

stress --cpu 4 #模拟4个CPU核心的满载负载
--timeout 600 #600秒后结束任务

2. 使用docker-compose启动压测服务

$ cat docker-compose.yaml
version: '3.8'

services:
  stress:
    build:
      context: .
    deploy:
      resources:
        limits:
          cpus: '5'
          memory: 2048M
        reservations:
          cpus: '1'
          memory: 1024M

配置说明：
YAML文件中，resources配置项可以限制容器的物理资源使用。配置如下：

limits：限制容器可使用的最大物理资源。

reservations：必须保证容器至少可以分配资源数量；以上配置是宿主机必须有1024m的内存可分配给stress容器，否则不启动或启动失败。

3. 验证

根据以上两步骤的配置启动容器

$ docker compose up
[+] Running 1/1
 ✔ Container benchmark-stress-1  Recreated                                             0.1s
Attaching to stress-1
stress-1  | stress: info: [1] dispatching hogs: 4 cpu, 0 io, 0 vm, 0 hdd

使用docker stats可以看到CPU使用为400%

$ docker stats
CONTAINER ID   NAME                 CPU %     MEM USAGE / LIMIT   MEM %     NET I/O       BLOCK I/O   PIDS
6702255b11f7   benchmark-stress-1   399.91%   1.684MiB / 2GiB     0.08%     3.67kB / 0B   0B / 0B     5

然后我们将limit cpu改成“3”,再次启动测试容器

## 修改resource limit cpu: 3
...    
    deploy:
      resources:
        limits:
          cpus: '3'
...

## 启动测试容器
$ docker compose up
[+] Running 1/0
 ✔ Container benchmark-stress-1  Created                                                 0.0s
Attaching to stress-1
stress-1  | stress: info: [1] dispatching hogs: 4 cpu, 0 io, 0 vm, 0 hdd

## cpu使用300%
$ docker stats
CONTAINER ID   NAME                 CPU %     MEM USAGE / LIMIT   MEM %     NET I/O       BLOCK I/O   PIDS
f5be0d98f266   benchmark-stress-1   298.55%   1.051MiB / 2GiB     0.05%     3.14kB / 0B   0B / 0B     5

说明一下：
此处的298.55%不是说明使用了3个核，而是使用'stress --cpu 4'指定的4个核的总和的300%，也就是4*75%=300%
使用top命令很容易看出来。

## 进入测试容器内部
$ sudo docker compose exec stress bash

root@f5be0d98f266:/# top

top - 08:59:26 up 10 days,  2:05,  0 user,  load average: 4.03, 3.74, 2.59
Tasks:   7 total,   5 running,   2 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  1.2 us,  0.0 sy,  0.0 ni, 98.8 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
MiB Mem : 515748.2 total, 504690.7 free,   8700.2 used,   5422.7 buff/cache
MiB Swap:   2048.0 total,   2030.2 free,     17.8 used. 507048.1 avail Mem

    PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND
     10 root      20   0    3620      0      0 R  74.6   0.0   3:41.51 stress
      7 root      20   0    3620      0      0 R  74.3   0.0   3:42.02 stress
      8 root      20   0    3620      0      0 R  74.3   0.0   3:41.54 stress
      9 root      20   0    3620      0      0 R  74.3   0.0   3:41.44 stress

可以分别将resource limit cpu改成2或4分别看一下top返回。

限制容器对内存的使用

和CPU限制的方法一样，举一反三

参考：

stress：https://www.geeksforgeeks.org/linux-stress-command-with-examples/
docker-compose： https://www.geeksforgeeks.org/linux-stress-command-with-examples/

结论

合理使用 Docker Compose 的资源限制功能，能够提升应用的稳定性和性能，降低成本。通过有效的验证手段，确保资源限制设置的有效性，是良好容器管理的关键。