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Linux と Docker: コンテナーの動的スケジューリングとリソース管理を実装するにはどうすればよいですか?

王林

リリース： 2023-07-29 16:25:23

オリジナル

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Linux と Docker: コンテナーの動的スケジューリングとリソース管理を実装するにはどうすればよいですか?

要約:
コンテナテクノロジーの急速な発展と広範囲にわたる応用に伴い、コンテナの動的なスケジューリングとリソース管理をより適切に実現する方法が重要なテーマとなっています。この記事では、読者がコンテナーの動的スケジューリングとリソース管理をよりよく理解できるように、Linux と Docker のいくつかの一般的なメカニズムとメソッド、およびサンプルコードに焦点を当てます。

はじめに:
コンテナテクノロジーの台頭により、アプリケーションのデプロイメントと運用に革命的な変化がもたらされました。従来の仮想化テクノロジにはハイパーバイザが必要ですが、コンテナテクノロジでは、追加のハイパーバイザを必要とせずにホストマシン上でアプリケーションを直接実行できます。

コンテナテクノロジーの中核はコンテナエンジンであり、最も有名なものは Docker です。 Docker は軽量で使いやすいコンテナソリューションを提供し、コンテナテクノロジの代表的な存在となっています。この記事では、Docker を例として、Linux システムの仕組みと組み合わせて、コンテナーの動的スケジューリングとリソース管理を実装する方法を紹介します。

1. Linux のコンテナテクノロジー

Linux システムでは、コンテナテクノロジーは主に、cgroup と namespace という 2 つの重要な機能に依存しています。 cgroup (コントロールグループ) はシステムリソースを制限および管理でき、ネームスペースはプロセスとファイルシステムを分離できます。

cgroup

cgroup は、さまざまなプロセスグループにリソース制限を設定できる強力なリソース構成および制限メカニズムです。 cgroup を使用すると、コンテナ内のプロセスと外部プロセスに対して、CPU クォータやメモリクォータなどのさまざまなリソース制限を指定できます。 Linux システムでは、コンテナーリソース管理を実装するために cgroup が広く使用されています。

以下は、cgroup を使用してコンテナー内のプロセスの CPU 使用量を制限するサンプルコードです:

#!/bin/bash

# 创建cgroup
cgcreate -g cpu:/docker_container

# 设置CPU配额为50%
cgset -r cpu.cfs_quota_us=50000 /docker_container

# 启动容器
docker run -d -it --name=my_container --cgroup-parent=/docker_container ubuntu /bin/bash

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上の例では、cgcreate コマンドを使用して docker_container という名前の cgroup を作成します。そして、cgset を使用すると、cgroup の CPU クォータが 50% に設定されます。次に、docker コマンドを使用して my_container という名前のコンテナを起動し、それを docker_container cgroup に割り当てます。このようにして、コンテナ内のプロセスの CPU 使用率は 50% に制限されます。

namespace

namespace は、ファイルシステムやプロセススペースなど、プロセスに独立した実行環境を提供できます。名前空間を使用することで、コンテナとホストの間の分離を実現できます。

以下は、名前空間を使用してコンテナ内のファイルシステムを分離するサンプルコードです:

#define _GNU_SOURCE
#include <sched.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    // 创建一个新的namespace
    int ret = unshare(CLONE_NEWNS);
    if (ret) {
        perror("unshare");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 在新的namespace中挂载一个文件系统
    ret = mount("rootfs", "/mnt", "ext4", MS_MGC_VAL, NULL);
    if (ret) {
        perror("mount");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 执行容器需要的命令
    system("/bin/bash");

    return 0;
}

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上の例では、unshare 関数を使用して新しい名前空間を作成し、それをマウントします。 rootfs ファイルシステム。次に、/bin/bash コマンドを実行すると、この実行されたコマンドは新しい名前空間で実行され、ファイルシステムの分離が実現されます。

2. Docker におけるコンテナのスケジューリングとリソース管理

Docker は、コンテナの提供に加えて、コンテナの動的スケジューリングやリソース管理などの高度な機能も提供します。これらの機能により、Docker は強力なコンテナ管理プラットフォームになります。

コンテナの動的スケジューリング

Docker は、スケジューラを使用してコンテナの動的スケジューリングを実装します。スケジューラは、さまざまなスケジュールポリシーに従って、コンテナをホストに自動的に割り当てることができます。一般的に使用されるスケジューリング戦略は次のとおりです:

ランダムスケジューリング: ランダムアルゴリズムに基づいてコンテナをホストに割り当てます。
負荷分散スケジューリング: ホストの負荷に基づいて最もアイドル状態のコンテナにコンテナを割り当てます。 host ホスト;
協調スケジューリング:

以下は、Docker のスケジューラを使用したコンテナスケジューリングのサンプルコードです:

#!/bin/bash

# 使用负载均衡调度器
docker run -d -p 8080:80 --name=mynginx --scheduler=random nginx

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上の例では、ロードを使用しました。 mynginx という名前のコンテナをホストに割り当てるバランシングスケジューラ。コンテナーはホストのポート 8080 をリッスンし、リクエストをコンテナー内のポート 80 に転送します。

リソース管理

Docker は、コンテナーのリソース管理を実装するための一連のコマンドと API を提供します。これらの機能を使用して、コンテナーのリソース使用状況を監視および管理できます。

以下は、Docker コマンドを使用してコンテナーのリソース使用状況を表示するサンプルコードです:

#!/bin/bash

# 查看容器的CPU使用情况
docker stats --format "table {{.Container}}    {{.CPUPerc}}    {{.MemUsage}}" my_container

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上の例では、docker stats コマンドを使用してコンテナーの CPU 使用率を表示しました。 my_container という名前のコンテナーのレートとメモリ使用量。

結論:
この記事では、Linux と Docker でコンテナーの動的スケジューリングとリソース管理を実装するための一般的な方法とサンプルコードをいくつか紹介します。 cgroup を使用してリソース制限を実装し、名前空間を使用して環境分離を実装することで、コンテナーをより適切に管理および運用できます。 Docker はさらに、動的スケジューリングやリソース管理などの高度な機能を提供し、コンテナーテクノロジーをより効果的に活用できるようにします。この記事の紹介を通じて、読者がコンテナの動的スケジューリングとリソース管理についてより深く理解できることを願っています。

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