Docker cgroup详解

2020-05-15 本文已影响0人瞄不准的亚瑟

最近在测试容器垂直扩容功能，通过探测容器的CPU使用率来判断该容器是否超过预设阈值而需要扩容来增加CPU limite来提升容器处理能力。于是对docker cgroup有了一定的了解和研究，记录下这些以便以后重温。

一、如何找到K8S管理下的pod的容器cgroup目录

如果是通过k8s部署的容器，那么还不是那么容易找到对应容器cgroup文件夹的。

找到docker

[root@qa-k8s-2-node1 ~]# docker ps -a|grep noah-demo
a5741124c089        0cb09c6774bc                                                                                                                     "/sbin/vip_init"         22 hours ago        Up 22 hours                             k8s_noah-demo-lj0qov_noah-demo-lj0qov-6bf497484b-dvllf_eric6_e5cbaea7-d62f-4909-8091-10bc63a7b0a0_0
de67a310fddb        vipdocker-f9nub.vclound.com/google_containers/pause:0.8.0                                                                        "/pause"                 22 hours ago        Up 22 hours                             k8s_POD_noah-demo-lj0qov-6bf497484b-dvllf_eric6_e5cbaea7-d62f-4909-8091-10bc63a7b0a0_0

docker inspect找到cgroup路径

[root@qa-k8s-2-node1 ~]# docker inspect a5741124c089
[
    {
        "Id": "a5741124c089dc63e33b921c018eca1666bbe0e1114ac87123876a56a5e98c0e",
        "Created": "2020-05-13T06:46:58.185455574Z",
        "Path": "/sbin/vip_init",
        "Args": [],
        "State": {
            "Status": "running",
            "Running": true,
            "Paused": false,
            "Restarting": false,
            "OOMKilled": false,
            "Dead": false,
            "Pid": 43651,
            "ExitCode": 0,
            "Error": "",
            "StartedAt": "2020-05-13T06:46:58.266310462Z",
            "FinishedAt": "0001-01-01T00:00:00Z"
        },
....... 略
            "Isolation": "",
            "CpuShares": 4096,
            "Memory": 25769803776,
            "NanoCpus": 0,
            "CgroupParent": "/kubepods/pode5cbaea7-d62f-4909-8091-10bc63a7b0a0",
            "BlkioWeight": 0,
            "BlkioWeightDevice": null,
            "BlkioDeviceReadBps": null,
            "BlkioDeviceWriteBps": null,
            "BlkioDeviceReadIOps": null,
            "BlkioDeviceWriteIOps": null,
            "CpuPeriod": 100000,
            "CpuQuota": 400000,
            "CpuRealtimePeriod": 0,

从上面得知CgroupParent=/kubepods/pode5cbaea7-d62f-4909-8091-10bc63a7b0a0。
那么在宿主机上的cgroup目录为/sys/fs/cgroup/cpu/kubepods/${CgroupParent}

[root@qa-k8s-2-node1 pode5cbaea7-d62f-4909-8091-10bc63a7b0a0]# pwd
/sys/fs/cgroup/cpu/kubepods/pode5cbaea7-d62f-4909-8091-10bc63a7b0a0
[root@qa-k8s-2-node1 pode5cbaea7-d62f-4909-8091-10bc63a7b0a0]# ll
total 0
drwxr-xr-x 2 root root 0 May 13 14:46 a5741124c089dc63e33b921c018eca1666bbe0e1114ac87123876a56a5e98c0e
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 13 14:46 cgroup.clone_children
--w--w--w- 1 root root 0 May 13 14:46 cgroup.event_control
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 13 14:46 cgroup.procs
-r--r--r-- 1 root root 0 May 13 14:46 cpuacct.stat
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 13 14:46 cpuacct.usage
-r--r--r-- 1 root root 0 May 13 14:46 cpuacct.usage_percpu
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 13 14:46 cpu.cfs_period_us
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 13 19:55 cpu.cfs_quota_us
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 13 14:46 cpu.rt_period_us
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 13 14:46 cpu.rt_runtime_us
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 13 14:46 cpu.shares
-r--r--r-- 1 root root 0 May 13 14:46 cpu.stat
drwxr-xr-x 2 root root 0 May 13 14:46 de67a310fddbdb156f01be5fb930030adc81534bb52e83268c8fd70feb776e05
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 13 14:46 notify_on_release
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 13 14:46 tasks

上面为pod级别的cgroup文件，但一个pod是至少有两个个容器一个应用容器和pause容器，所以里面有两个文件夹，文件夹名称为docker inspect xxxx里看到的第一行id字段，至此我们就找到了容器的cgroup文件夹了。

二、cgroup cpu

以上面的容器为例子：

[root@qa-k8s-2-node1 a5741124c089dc63e33b921c018eca1666bbe0e1114ac87123876a56a5e98c0e]# pwd
/sys/fs/cgroup/cpu/kubepods/pode5cbaea7-d62f-4909-8091-10bc63a7b0a0/a5741124c089dc63e33b921c018eca1666bbe0e1114ac87123876a56a5e98c0e
[root@qa-k8s-2-node1 a5741124c089dc63e33b921c018eca1666bbe0e1114ac87123876a56a5e98c0e]# ll
total 0
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 13 14:46 cgroup.clone_children
--w--w--w- 1 root root 0 May 13 14:46 cgroup.event_control
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 14 13:51 cgroup.procs
-r--r--r-- 1 root root 0 May 13 14:46 cpuacct.stat
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 13 14:46 cpuacct.usage
-r--r--r-- 1 root root 0 May 13 14:46 cpuacct.usage_percpu
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 13 14:46 cpu.cfs_period_us
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 13 19:55 cpu.cfs_quota_us
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 13 14:46 cpu.rt_period_us
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 13 14:46 cpu.rt_runtime_us
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 13 14:46 cpu.shares
-r--r--r-- 1 root root 0 May 13 14:46 cpu.stat
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 13 14:46 notify_on_release
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 13 14:46 tasks

tasks
指的是受此cgroup限制的进程号，为宿主机上的进程号（ps -ef |grep xxx），对应为容器里的一组进程
cpu.cfs_period_us，cpu.cfs_quota_us
cpu.cfs_period_us为可使用的CPU间隔
cpu.cfs_quota_us为可使用的CPU时间数
cpu.cfs_quota_us/cpu.cfs_period_us即为该容器能使用的CPU limite核数

[root@qa-k8s-2-node1 4b0b72362cee918179d087abd3ad057fa0416b6f186c1572c8968b083d316cea]# cat cpu.cfs_quota_us cpu.cfs_period_us
400000
100000

上面这个例子就说明container CPU limite=4.

cpu.shares
share，对应文件 cpu/cpu.shares，是系统内多个 cgroup 的进程同时运行时他们的CPU使用上限占比，比如只有两个cgroup： [cgroup1.shares: 1024, cgroup2.shares: 512]，那 cgroup1 可以用 2/3 的 CPU。
对于 share，我们没法知道有多少邻居以及邻居的值为多少，所以忽略这个限制。考虑到 cpuset 在生产环境极少使用，同时用 quota 和 cpuset 的就更少了，所以我们的策略是：先看 quota，如果 quota 有限制则返回，否则再看 cpuset。
cpuacct.stat, cpuacct.usage, cpuacct.usage_percpu
上面我们拿到了能用多少个核，自然知道 cgroup 的占用上限，只要知道 cgroup 用了物理机的多少 CPU 就可以知道饱和程度了。要获取这个首先需要知道一段时间内物理机用了多少CPU时间，然后获得 cgroup 用了多少CPU时间，最后相除。
物理机使用的CPU时间从 /proc/stat 里获取，将里面 cpu 那一行的数字相加并且乘以物理机CPU核数即可得到从开机到现在用的CPU总时间。可以设置一秒的时间间隔，求差即可得到这一秒内用的CPU时间。
cgroup 使用的CPU时间可以从 cpuacct/cpuacct.usage 中获得，也是求一段时间的差即可。
特别需要注意的是 /proc/stat 里单位是纳秒，而 cpuacct.usage 里的是 Clock Tick，一般是 100纳秒/tick，准确数字可以通过 getconf CLK_TCK 命令获得。
Throttled
cgroup 的 CPU 使用被限制的次数
如果被频繁限制的话，说明很可能分配的CPU不够用了。可以从 cpu/cpu.stat 的字段获得。

[root@qa-k8s-2-node1 4b0b72362cee918179d087abd3ad057fa0416b6f186c1572c8968b083d316cea]# cat cpu.stat
nr_periods 474029
nr_throttled 7
throttled_time 98324109

三、cgroup memory

文件路径与CPU类似 /sys/fs/cgroup/memory/${Cgroup}

[root@qa-k8s-2-node1 4b0b72362cee918179d087abd3ad057fa0416b6f186c1572c8968b083d316cea]# pwd
/sys/fs/cgroup/memory/kubepods/podcdab3d7c-fe83-4460-9d3a-f0756d594ab1/4b0b72362cee918179d087abd3ad057fa0416b6f186c1572c8968b083d316cea
[root@qa-k8s-2-node1 4b0b72362cee918179d087abd3ad057fa0416b6f186c1572c8968b083d316cea]# ll
total 0
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 cgroup.clone_children
--w--w--w- 1 root root 0 May 14 18:49 cgroup.event_control
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 15 09:28 cgroup.procs
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 memory.failcnt
--w------- 1 root root 0 May 14 18:49 memory.force_empty
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 memory.kmem.failcnt
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 memory.kmem.limit_in_bytes
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 memory.kmem.max_usage_in_bytes
-r--r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 memory.kmem.slabinfo
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 memory.kmem.tcp.failcnt
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 memory.kmem.tcp.limit_in_bytes
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 memory.kmem.tcp.max_usage_in_bytes
-r--r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 memory.kmem.tcp.usage_in_bytes
-r--r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 memory.kmem.usage_in_bytes
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 memory.limit_in_bytes
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 memory.max_usage_in_bytes
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 memory.memsw.failcnt
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 memory.memsw.limit_in_bytes
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 memory.memsw.max_usage_in_bytes
-r--r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 memory.memsw.usage_in_bytes
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 memory.move_charge_at_immigrate
-r--r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 memory.numa_stat
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 memory.oom_control
---------- 1 root root 0 May 14 18:49 memory.pressure_level
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 memory.soft_limit_in_bytes
-r--r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 memory.stat
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 memory.swappiness
-r--r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 memory.usage_in_bytes
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 memory.use_hierarchy
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 notify_on_release
-rw-r--r-- 1 root root 0 May 14 18:49 tasks

//todo 解释memory各文件含义。

Docker cgroup详解

一、如何找到K8S管理下的pod的容器cgroup目录

二、cgroup cpu

三、cgroup memory

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