七、配置资源
Docker 容器在底层操作系统内核上独立运行，运行时需要资源。Docker Swarm 模式支持两种类型的资源 - CPU 和内存 - 如图 7-1 所示。
图 7-1。
Types of resources supported by Docker Swarm mode
问题
默认情况下，Docker Swarm 模式对一个服务任务可以消耗多少资源(CPU 周期或内存) 没有任何限制。Swarm 模式也不能保证最少的资源。如果在 Docker Swarm 模式下没有指定资源配置，会导致两个问题。
一些服务任务可能消耗不成比例的资源量，而其他服务任务由于缺乏资源而不能被调度。例如，考虑一个具有 3GB 资源容量和 3 个 CPU 的节点。在没有任何资源保证和限制的情况下，一个服务任务容器可以消耗大部分资源(2.8GB 和 2.8 CPUs)，而另外两个服务任务容器每个只剩下 0.1GB 和 0.1 CPU 的资源可以使用，并且没有得到调度，如图 7-2 所示。没有足够资源进行调度的 Docker 服务任务被置于 Pending 状态。
图 7-2。
Unequal allocation of resources
可能导致的第二个问题是，节点的资源容量可能被完全用尽，而没有任何供应来调度任何更多的服务任务。例如，一个资源容量为 9GB 和 9 个 CPU 的节点运行着三个服务任务容器，每个容器使用 3GB 和 3 个 CPU，如图 7-3 所示。如果为同一个或另一个服务创建了新的服务任务，它在节点上没有任何可用的资源。
图 7-3。
Fully resource-utilized node
解决方案
Docker Swarm 模式具有设置资源保证（或储备) 和资源限制的规定，如图 7-4 所示。资源储备是为服务任务保证或保留的最小资源量。资源限制是服务任务可以使用的最大资源量，而不管有多少资源可用。
图 7-4。
Managing Swarm resources with resource reserves and limits
有了资源储备，在前面讨论的问题中，每个服务任务容器可以保证 1 个 CPU 和 1GB，如图 7-5 所示。
图 7-5。
Resource allocation with resource reserves set
并且，如果对服务任务容器实施资源限制，则多余的资源将可用于启动新的服务任务容器。在前面讨论的示例中，每个服务任务 2GB 和 2 个 CPU 的限制将使 3GB 和 3 个 CPU 的额外资源可用于新的服务任务容器，如图 7-6 所示。
图 7-6。
Resource allocation with resource limits set
本章涵盖以下主题:
- 设置环境
- 创建没有资源规范的服务
- 保留资源
- 设置资源限制
- 使用资源规范创建服务
- 扩展和资源
- 保留资源必须小于资源限制
- 设置资源限制和储备的滚动更新
- 资源使用和节点容量
设置环境
在 Docker 上为 AWS 创建一个三节点 Swarm，其中有一个管理节点和两个工作节点。在 Docker 上为 AWS 创建一个 Swarm 将在第 3 章中讨论。我们在本章中也使用了在第 6 章 中创建的三节点蜂群。获取 Swarm manager 实例的公共 IP 地址，如图 7-7 所示。
图 7-7。
EC2 instances for Swarm nodes
以用户 docker 的身份通过 SSH 登录 manager 实例。
[root@localhost ∼]# ssh -i "docker.pem" docker@52.91.115.180 Welcome to Docker!
列出群节点；列出了一个管理节点和两个工作节点。
∼ $ docker node ls ID HOSTNAME STATUS AVAILABILITY MANAGER STATUS 8ynq7exfo5v74ymoe7hrsghxh ip-172-31-33-230.ec2.internal Ready Active o0h7o09a61ico7n1t8ooe281g * ip-172-31-16-11.ec2.internal Ready Active Leader yzlv7c3qwcwozhxz439dbknj4 ip-172-31-25-163.ec2.internal Ready Active
创建没有资源规范的服务
我们首先创建一个没有任何资源规范的服务。创建一个 MySQL 数据库服务，不设置任何资源储备或限制。
docker service create \ --env MYSQL_ROOT_PASSWORD='mysql'\ --replicas 1 \ --name mysql \ mysql
将创建一个服务副本。该命令的输出是服务 ID(以斜体显示)。
∼ $ docker service create \ > --env MYSQL_ROOT_PASSWORD='mysql'\ > --replicas 1 \ > --name mysql \ > mysql 2kcq6cf72t4wu94o00k3sax41
列出服务；列出了 mysql 服务。
∼ $ docker service ls ID NAME MODE REPLICAS IMAGE PORTS 2kcq6cf72t4w mysql replicated 1/1 mysql:latest
列出服务任务。唯一的服务任务正在工作节点上运行。
∼ $ docker service ps mysql ID NAME IMAGE NODE DESIRED STATE CURRENT STATE ERROR PORTS sccqv4k9r22h mysql.1 mysql:latest ip-172-31-33-230.ec2.internal Running Running 10 seconds ago
在检查服务时，容器规范不包括任何资源、限制或保留。单个服务任务可能会使用调度它的节点上的所有可用资源。
∼ $ docker service inspect mysql
[
"Resources": {
"Limits": {},
"Reservations": {}
},
]
保留资源
Swarm 模式在 docker service create 和 docker service update 命令中提供了两个资源预留选项，如表 7-1 所示。
表 7-1。
Options for Resource Reserves
| [计]选项 | 描述 | 缺省值 | | --- | --- | --- | | `--reserve-cpu` | 储备 CPU。值`0.000`意味着没有设置储备。 | `0.000` | | `--reserve-memory` | 保留记忆。值`0`意味着没有设置储备。 | `0` |
设置资源限制
群模式在 docker service create 和 docker service update 命令中提供了两个资源限制选项，如表 7-2 中所述。
表 7-2。
Options for Resource Limits
| [计]选项 | 描述 | 缺省值 | | --- | --- | --- | | `--limit-cpu` | 限制 CPU | `0.000` | | `--limit-memory` | 限制内存 | `0` |
使用资源规范创建服务
接下来，使用资源规范创建一个服务。设置 0.25 个 CPU 和 128MB 的资源预留，以及 1 个 CPU 和 256MB 的资源限制。在创建定义了资源的新服务之前，删除先前创建的 mysql 服务。该命令的输出是服务 ID(以斜体显示)。
∼ $ docker service rm mysql mysql ∼ $ docker service create \ > --env MYSQL_ROOT_PASSWORD='mysql'\ > --replicas 1 \ > --name mysql \ > --reserve-cpu .25 --limit-cpu 1 --reserve-memory 128mb --limit-memory 256mb \ > mysql abwq9budo7joyd00u32z2b047
在检查服务时，会列出资源限制和保留，这与创建服务时没有资源定义的空资源设置形成对比。
∼ $ docker service inspect mysql
[
"Resources": {
"Limits": {
"NanoCPUs": 1000000000,
"MemoryBytes": 268435456
},
"Reservations": {
"NanoCPUs": 250000000,
"MemoryBytes": 134217728
}
},
]
扩展和资源
在纵向扩展服务之前，根据 CPU 和内存资源确定节点容量可能是合适的。因为群中的所有三个节点都是相同的，所以一个节点上的节点容量与其他节点上的相同。节点容量是 1 个 CPU 和 1GB，如 docker node inspect 命令的输出中所列。
∼ $ docker node inspect ip-172-31-16-11.ec2.internal
[
"Resources": {
"NanoCPUs": 1000000000,
"MemoryBytes": 1039040512
},
]
上一节中创建的每个服务任务的 CPU 限制也是 1 个 CPU。扩展时，节点上所有服务任务的资源限制总数可能会超过节点的容量。但是，资源预留总量不得超过节点容量。
例如，扩展到五个副本。
∼ $ docker service scale mysql=5 mysql scaled to 5
扩展到五个时，管理节点上有两个副本，一个工作节点上有两个副本，另一个工作节点上有一个副本。超过了工作节点上的资源限制的总和，但是资源保留的总和在节点的容量之内。
∼ $ docker service ps mysql ID NAME IMAGE NODE DESIRED STATE CURRENT STATE ERROR PORTS npc5r7xf98fg mysql.1 mysql:latest ip-172-31-16-11.ec2.internal Running Running 2 minutes ago xokdhowntp0w mysql.2 mysql:latest ip-172-31-25-163.ec2.internal Running Running 13 seconds ago b6h4bsf7xzdc mysql.3 mysql:latest ip-172-31-16-11.ec2.internal Running Running 12 seconds ago j1d7ti7nb80u mysql.4 mysql:latest ip-172-31-33-230.ec2.internal Running Running 13 seconds ago w6to9pxcdbm5 mysql.5 mysql:latest ip-172-31-25-163.ec2.internal Running Running 13 seconds ago
保留资源不得超过资源限制
在计划服务任务时，不考虑资源限制，只考虑资源储备。如果运行任务所需的资源在节点容量范围内，则不设置预留（无论是否设置限制以及限制是否超过节点容量) 会调度服务任务。资源储备不得超过资源限制，否则服务任务可能无法调度，或者可能会在一段时间后失败。例如，删除 mysql 服务，并在资源储备超过资源限制的情况下创建一个新服务。该命令的输出是服务 ID(以斜体显示)。
∼ $ docker service rm mysql mysql ∼ $ docker service create \ > --env MYSQL_ROOT_PASSWORD='mysql'\ > --replicas 1 \ > --name mysql \ > --reserve-cpu .75 --limit-cpu .5 --reserve-memory 256mb --limit-memory 128mb \ > mysql srot5vr8x7v7iml2awc3fxb1u
服务被创建，甚至被调度。
∼ $ docker service ps mysql ID NAME IMAGE NODE DESIRED STATE CURRENT STATE ERROR PORTS pmcjrj6p3wfp mysql.1 mysql:latest ip-172-31-16-11.ec2.internal Running Running 20 seconds ago
服务配置的资源储备超过了资源限制。
∼ $ docker service inspect mysql
[
},
"Resources": {
"Limits": {
"NanoCPUs": 500000000,
"MemoryBytes": 134217728
},
"Reservations": {
"NanoCPUs": 750000000,
"MemoryBytes": 268435456
}
},
]
资源储备在节点容量之内，但是因为资源限制小于资源储备，所以新启动的服务任务失败并被关闭。服务任务不断重启和关闭。
∼ $ docker service ps mysql ID NAME IMAGE NODE DESIRED STATE CURRENT STATE ERROR PORTS vjcnjkwfdfkb mysql.1 mysql:latest ip-172-31-16-11.ec2.internal Running Running 16 seconds ago pxdku8pxviyn \_ mysql.1 mysql:latest ip-172-31-16-11.ec2.internal Shutdown Failed 21 seconds ago "task: non-zero exit (1)" pmcjrj6p3wfp \_ mysql.1 mysql:latest ip-172-31-16-11.ec2.internal Shutdown Failed about a minute ago "task: non-zero exit (1)"
服务任务资源限制可以与资源储备相同。删除 mysql 服务，并使用与资源保留相同的资源限制重新创建它。该命令的输出是服务 ID(以斜体显示)。
∼ $ docker service rm mysql mysql ∼ $ docker service create \ > --env MYSQL_ROOT_PASSWORD='mysql'\ > --replicas 1 \ > --name mysql \ > --reserve-cpu .5 --limit-cpu .5 --reserve-memory 256mb --limit-memory 256mb \ > mysql 81bu63v97p9rm81xfyxv9k11e
创建服务并调度单个任务。当资源储备超过资源限制时，服务任务不会失败。
∼ $ docker service ps mysql ID NAME IMAGE NODE DESIRED STATE CURRENT STATE ERROR PORTS 4i1fpha53abs mysql.1 mysql:latest ip-172-31-16-11.ec2.internal Running Running 33 seconds ago
并启动 Docker 容器。
∼ $ docker ps CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES 14d5553f0393 mysql:latest "docker-entrypoint..." 34 seconds ago Up 33 seconds 3306/tcp mysql.1.4i1fpha53absl4qky9dgafo8t
滚动更新以修改资源限额和储量
本节演示了设置新的 CPU 和内存限制和预留的滚动更新。在上一节中创建的服务用于本节中的更新。使用 docker service update 命令，更新 CPU 和内存预留和限制。该命令的输出是服务名 mysql (以斜体显示)。
∼ $ docker service update --reserve-cpu 1 --limit-cpu 2 --reserve-memory 256mb --limit-memory 512mb mysql mysql
资源被更新。更新服务的资源规范会关闭服务副本，并使用新的资源规范启动新的副本。
∼ $ docker service ls ID NAME MODE REPLICAS IMAGE PORTS 81bu63v97p9r mysql replicated 1/1 mysql:latest ∼ $ docker service ps mysql ID NAME IMAGE NODE DESIRED STATE CURRENT STATE ERROR PORTS xkis4mirgbtv mysql.1 mysql:latest ip-172-31-33-230.ec2.internal Running Running 14 seconds ago 4i1fpha53abs \_ mysql.1 mysql:latest ip-172-31-16-11.ec2.internal Shutdown Shutdown 15 seconds ago
服务资源配置已更新。
∼ $ docker service inspect mysql
[
},
"Resources": {
"Limits": {
"NanoCPUs": 2000000000,
"MemoryBytes": 536870912
},
"Reservations": {
"NanoCPUs": 1000000000,
"MemoryBytes": 268435456
}
},
]
资源使用和节点容量
资源使用不能超过节点容量。在三节点 Swarm 上（一个管理器和两个工作者节点)，回想一下节点容量是 1GB 和 1 个 CPU。
删除已经运行的 mysql 服务，并创建一个 mysql 服务，它有三个请求 4GB 内存的副本。服务已创建。该命令的输出是服务 ID(以斜体显示)。
∼ $ docker service rm mysql mysql ∼ $ docker service create \ > --env MYSQL_ROOT_PASSWORD='mysql'\ > --replicas 3 \ > --name mysql \ > --reserve-memory=4GB\ > mysql cgrihwij2znn4jkfe6hswxgr7
如 0/3 的 Replicas 列值所示，没有服务副本被调度，因为请求的容量大于单个节点的节点容量。
∼ $ docker service ls ID NAME MODE REPLICAS IMAGE PORTS cgrihwij2znn mysql replicated 0/3 mysql:latest
副本的 Current State 列为 Pending 。
∼ $ docker service ps mysql ID NAME IMAGE NODE DESIRED STATE CURRENT STATE ERROR PORTS vm7z20krx3j6 mysql.1 mysql:latest Running Pending 19 seconds ago exmsheo144ef mysql.2 mysql:latest Running Pending 19 seconds ago kiset9poqz2s mysql.3 mysql:latest Running Pending 19 seconds ago
如果之前运行所有副本的服务被纵向扩展，一些或所有副本可能会被取消调度。如果运行新复制副本所需的资源超过了可用的节点容量，就会发生这种情况。例如，删除 mysql 服务并创建一个新的 mysql 服务，其资源设置在一个节点的供应中。该命令的输出是服务 ID(以斜体显示)。
∼ $ docker service rm mysql mysql ∼ $ ∼ $ docker service create \ > --env MYSQL_ROOT_PASSWORD='mysql'\ > --replicas 1 \ > --name mysql \ > --reserve-cpu .5 --reserve-memory 512mb \ > mysql ysef8n02mhuwa7sxerc9jwjqx
服务被创建，单个副本正在运行，如 1/1 的 Replicas 列值所示。
∼ $ docker service ls ID NAME MODE REPLICAS IMAGE PORTS ysef8n02mhuw mysql replicated 1/1 mysql:latest
逐步扩展服务，以确定是否所有服务副本都已安排。首先，扩展到三个副本。
∼ $ docker service scale mysql=3 mysql scaled to 3
服务描述将 3/3 Replicas 列为正在运行。
∼ $ docker service ls ID NAME MODE REPLICAS IMAGE PORTS ysef8n02mhuw mysql replicated 3/3 mysql:latest
使用分散调度策略来调度服务副本，群中的每个节点上有一个副本，这将在第 8 章中详细讨论。
∼ $ docker service ps mysql ID NAME IMAGE NODE DESIRED STATE CURRENT STATE ERROR PORTS 8kkkdns0l690 mysql.1 mysql:latest ip-172-31-16-11.ec2.internal Running Running 51 seconds ago k209uge36bih mysql.2 mysql:latest ip-172-31-25-163.ec2.internal Running Running 16 seconds ago oiublpclz9eu mysql.3 mysql:latest ip-172-31-33-230.ec2.internal Running Running 16 seconds ago
将 mysql 服务进一步扩展到副本。
∼ $ docker service scale mysql=10
mysql scaled to 10
只有 3/10 的副本被列为正在运行。
∼ $ docker service ls ID NAME MODE REPLICAS IMAGE PORTS ysef8n02mhuw mysql replicated 3/10 mysql:latest
有些副本是 Allocated 的，但由于资源不足，没有计划在任何节点上运行。没有运行的服务副本被列出，其中 Current State 被设置为 Pending 。
∼ $ docker service ps mysql ID NAME IMAGE NODE DESIRED STATE CURRENT STATE ERROR PORTS 8kkkdns0l690 mysql.1 mysql:latest ip-172-31-16-11.ec2.internal Running Running about a minute ago k209uge36bih mysql.2 mysql:latest ip-172-31-25-163.ec2.internal Running Running 35 seconds ago oiublpclz9eu mysql.3 mysql:latest ip-172-31-33-230.ec2.internal Running Running 35 seconds ago u807b7h0qvqc mysql.4 mysql:latest Running Pending 7 seconds ago jh2ep10sonxy mysql.5 mysql:latest Running Pending 7 seconds ago 8d19osxa4fwf mysql.6 mysql:latest Running Pending 7 seconds ago k8hba8j5o9vi mysql.7 mysql:latest Running Pending 7 seconds ago ettk65bpin3b mysql.8 mysql:latest Running Pending 7 seconds ago i3otbqfsfvr7 mysql.9 mysql:latest Running Pending 7 seconds ago sxdi970o6d3b mysql.10 mysql:latest Running Pending 7 seconds ago
添加一个或多个新的工作节点可能会使服务协调其所需的状态，并导致所有副本运行。为了进行下一步演示，我们扩展了 CloudFormation 栈，以增加工作节点的数量。
向上扩展栈
要纵向扩展 CloudFormation 栈，请在 CloudFormation ➤栈表中选择 Docker 栈，然后选择操作➤更新栈，如图 7-8 所示。
图 7-8。
Choosing Actions ➤ Update Stack
更新 Docker 栈向导 启动。它类似于创建栈向导。在选择模板中，单击下一步，不修改任何设置。具体来说，增加集群工作节点的数量？至 10，如图 7-9 所示。点击下一步。
图 7-9。
Increasing the number of worker nodes to 10
在预览你的修改时，点击更新，如图 7-10 所示。
图 7-10。
Click Update to preview your changes
更新完成后，栈状态变为 UPDATE_COMPLETE ，如图 7-11 所示。
图 7-11。
Stack update is complete
蜂群获得 8 个新的工作者节点，总共 10 个工作者节点。定期（间隔几秒钟后) 列出服务描述，随着新工作节点的创建，新的副本开始将当前状态与所需状态相协调。 Replicas 列中的副本数量在几秒钟内逐渐增加。如服务列表中的 10/10 所示， mysql 服务的所有副本开始运行。
∼ $ docker service ls ID NAME MODE REPLICAS IMAGE PORTS ysef8n02mhuw mysql replicated 3/10 mysql:latest ∼ $ docker service ls ID NAME MODE REPLICAS IMAGE PORTS ysef8n02mhuw mysql replicated 6/10 mysql:latest ∼ $ docker service ls ID NAME MODE REPLICAS IMAGE PORTS ysef8n02mhuw mysql replicated 9/10 mysql:latest ∼ $ docker service ls ID NAME MODE REPLICAS IMAGE PORTS ysef8n02mhuw mysql replicated 10/10 mysql:latest
列出服务副本会将所有副本列为 Running 。先前的 Pending 副本被安排在新节点上。
∼ $ docker service ps mysql ID NAME IMAGE NODE DESIRED STATE CURRENT STATE ERROR PORTS 8kkkdns0l690 mysql.1 mysql:latest ip-172-31-16-11.ec2.internal Running Running 7 minutes ago k209uge36bih mysql.2 mysql:latest ip-172-31-25-163.ec2.internal Running Running 6 minutes ago oiublpclz9eu mysql.3 mysql:latest ip-172-31-33-230.ec2.internal Running Running 6 minutes ago u807b7h0qvqc mysql.4 mysql:latest ip-172-31-11-105.ec2.internal Running Running 45 seconds ago jh2ep10sonxy mysql.5 mysql:latest ip-172-31-13-141.ec2.internal Running Running about a minute ago 8d19osxa4fwf mysql.6 mysql:latest ip-172-31-24-10.ec2.internal Running Running about a minute ago k8hba8j5o9vi mysql.7 mysql:latest ip-172-31-0-114.ec2.internal Running Running 55 seconds ago ettk65bpin3b mysql.8 mysql:latest ip-172-31-5-127.ec2.internal Running Running about a minute ago i3otbqfsfvr7 mysql.9 mysql:latest ip-172-31-35-209.ec2.internal Running Running 24 seconds ago sxdi970o6d3b mysql.10 mysql:latest ip-172-31-21-57.ec2.internal Running Running 49 seconds ago
如果再次更新栈以减少工作节点的数量，一些副本将关闭并取消调度。在减少工作节点的数量后， Replicas 列只列出了正在运行的 5/10 个副本。
∼ $ docker service ls ID NAME MODE REPLICAS IMAGE PORTS ysef8n02mhuw mysql replicated 5/10 mysql:latest
一些服务任务被列为 Shutdown ，因为一些工作者节点已经从群中移除。
∼ $ docker service ps mysql ID NAME IMAGE NODE DESIRED STATE CURRENT STATE ERROR PORTS 8kkkdns0l690 mysql.1 mysql:latest ip-172-31-16-11.ec2.internal Running Running 10 minutes ago ulknt3e5zxy1 mysql.2 mysql:latest Ready Pending 3 seconds ago k209uge36bih \_ mysql.2 mysql:latest ip-172-31-25-163.ec2.internal Shutdown Running 14 seconds ago oiublpclz9eu mysql.3 mysql:latest ip-172-31-33-230.ec2.internal Running Running 9 minutes ago mh2fpioi441k mysql.4 mysql:latest Running Pending 3 seconds ago u807b7h0qvqc \_ mysql.4 mysql:latest v53huw84hskqsb3e8o0a2pmun Shutdown Running about a minute ago jzghd72nk0zc mysql.5 mysql:latest Ready Pending 3 seconds ago jh2ep10sonxy \_ mysql.5 mysql:latest ip-172-31-13-141.ec2.internal Shutdown Running 14 seconds ago 8d19osxa4fwf mysql.6 mysql:latest ip-172-31-24-10.ec2.internal Running Running 4 minutes ago dlcgstxxkd9t mysql.7 mysql:latest Running Pending 3 seconds ago ziqslz7u9d9l \_ mysql.7 mysql:latest ip-172-31-43-179.ec2.internal Shutdown Assigned 57 seconds ago k8hba8j5o9vi \_ mysql.7 mysql:latest op1dzvmt5eyc74l6pcl5ut64p Shutdown Running about a minute ago ettk65bpin3b mysql.8 mysql:latest ip-172-31-5-127.ec2.internal Running Running 4 minutes ago i3otbqfsfvr7 mysql.9 mysql:latest ip-172-31-35-209.ec2.internal Running Running 3 minutes ago sxdi970o6d3b mysql.10 mysql:latest ip-172-31-21-57.ec2.internal Running Running 12 seconds ago
摘要
本章讨论了基于资源储备和资源限制的 Docker Swarm 模式的资源模型。预留资源不能超过资源限制，分配给服务任务的资源受节点容量的限制。下一章讨论 Docker 群模式下的调度。
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