Docker | 如何限制容器的 CPU/内存/磁盘IO 的资源利用以降低性能消耗

文章目录

一、背景介绍
[二、API 介绍](#二、API 介绍)
- CPU
- 内存
- 磁盘I/O
- 其他资源
三、使用方法
- [docker run 命令](#docker run 命令)
- [Docker Compose 配置](#Docker Compose 配置)
- [docker update 更新已存在的容器](#docker update 更新已存在的容器)
四、检查

一、背景介绍

当我们使用 Docker 运行容器时，尤其是在嵌入式系统中，系统资源较为紧张的时候，我们希望可以限制容器的系统资源占用，以便减少整体性能占用，以便运行更多的业务。

我们可以使用命令 docker stats --no-stream 可以看到当前 Docker 各个容器的资源占用，例如：

text 复制代码

root@OpenWrt:~# docker stats --no-stream
CONTAINER ID   NAME          CPU %     MEM USAGE / LIMIT     MEM %     NET I/O   BLOCK I/O        PIDS
bd347739b51d   Alist         0.01%     15.91MiB / 484.5MiB   3.28%     0B / 0B   250MB / 126MB    9
78b7e47a0519   qBittorrent   2.28%     19.89MiB / 484.5MiB   4.11%     0B / 0B   28GB / 406MB     19
98c00e4dc0e8   Samba         0.00%     31.4MiB / 484.5MiB    6.48%     0B / 0B   772MB / 193MB    8
7d6e64e6d8cf   watchtower    0.00%     6.531MiB / 484.5MiB   1.35%     0B / 0B   406MB / 16.7MB   9

从这个表可以看出，我们没有限制各个容器的内存占用，其 MEM USAGE / LIMIT 的 LIMIT 为机器的全部物理内存。如果某个容器不断的申请内存，可能就会存在内存被撑爆的风险。

因此，Docker 提供了对容器的多种资源进行限制的方法，以便可以减少性能占用。

二、API 介绍

参考官方 API 文档：https://docs.docker.com/reference/cli/docker/container/run/

CPU

--cpus：限制容器可使用的 CPU 核心数上限。例如，--cpus=1.5 表示限制容器最多使用 1.5 个 CPU 核心的计算能力。
--cpu-shares：设置 CPU 资源的相对权重（默认 1024 ）。当系统 CPU 资源紧张时，权重高的容器能获得更多的 CPU 时间。
--cpuset-cpus：绑定容器到指定的 CPU 核心，实现 CPU 亲和性。例如，--cpuset-cpus="0,3" 限制容器只使用第 0 和第 3 号 CPU 核心。

内存

-m / --memory：限制容器能使用的最大物理内存。例如，-m 512m 表示内存限制为512MB。
--memory-swap：限制内存+交换空间( Swap )的总使用量。需与 -m 配合使用。例如，-m 300m --memory-swap 1g 表示容器可以使用 300MB 物理内存和 700MB 交换空间。
--memory-reservation 设置一个内存使用的软限制。系统在内存充足时允许容器使用更多内存，但在内存紧张时会尝试将容器的内存使用压缩到此软限制值。

磁盘I/O

--device-read-bps / --device-write-bps：限制对指定块设备的读写速率。例如，--device-write-bps /dev/sda:1mb 限制对 /dev/sda 的写入速度为每秒 1MB。
--blkio-weight：设置容器块设备I/O的相对权重（10-1000），权重越高，在竞争 I/O 资源时优先级越高。

其他资源

--pids-limit：限制容器内可以运行的最大进程数。这可以防止 fork bomb 等资源攻击。

三、使用方法

docker run 命令

我们在新建容器的运行的时候，可以使用 docker run 命令直接运行容器，如果我们要限制资源的占用，只需要在 docker run 命令中添加以上的 API 调用就可以，例如运行 qBittorrent 的时候，限制内存占用在 128M，那么可以用以下命令运行：

shell 复制代码

docker run -d \
  --name=qbittorrent \
  -e PUID=1000 \
  -e PGID=1000 \
  -e TZ=Etc/UTC \
  -e WEBUI_PORT=8080 \
  -e TORRENTING_PORT=6881 \
  -p 8080:8080 \
  -p 6881:6881 \
  -p 6881:6881/udp \
  -v /path/to/qbittorrent/appdata:/config \
  -v /path/to/downloads:/downloads `#optional` \
  -m 128m  \
  --restart unless-stopped \
  linuxserver/qbittorrent:latest

Docker Compose 配置

我们可以使用 yml 配置文件进行配置 Docker Compose，方便复用，我们可以在 deploy.resources.limits 部分定义资源限制，还是以运行 qBittorrent 的时候，限制内存占用在 128M 为例，那么可以编写以下 yml 文件：

yml 复制代码

services:
  qbittorrent:
    image: linuxserver/qbittorrent:latest
    container_name: qBittorrent
    hostname: qBittorrent
    restart: unless-stopped
    network_mode: host
    deploy:
      resources:
        limits:
          memory: 128m
    volumes:
      - /path/to/qbittorrent/appdata:/config
      - /path/to/downloads:/downloads

docker update 更新已存在的容器

我们可以利用 docker update 命令，对已经存在的容器执行更新，以便添加资源的限制，还是以运行 qBittorrent 的时候，限制内存占用在 128M 为例，可以使用以下命令进行设置：

shell 复制代码

docker update --memory=128m qBittorrent

四、检查

按以上方式配置好资源限制之后，我们可以使用 docker stats --no-stream 命令检查设置是否生效：

复制代码

root@OpenWrt:~# docker stats --no-stream
CONTAINER ID   NAME          CPU %     MEM USAGE / LIMIT   MEM %     NET I/O   BLOCK I/O         PIDS
7469b3bc773b   qBittorrent   4.38%     29.93MiB / 128MiB    23.38%    0B / 0B   52.5GB / 3.12GB   19

可以看到，现在的 MEM USAGE / LIMIT 的 LIMIT 的内存已经是 128MB 了