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docker 內(nèi)存監(jiān)控與壓測方式

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一直運(yùn)行的docker容器顯示內(nèi)存已經(jīng)耗盡,并且容器內(nèi)存耗盡也沒出現(xiàn)重啟情況,通過后臺(tái)查看發(fā)現(xiàn)進(jìn)程沒有占用多少內(nèi)存。內(nèi)存的監(jiān)控使用的是cadvisor,計(jì)算方式也是使用cadvisor的頁面計(jì)算方式,所以決定對docker的內(nèi)存計(jì)算做下研究。

docker version:

Client:
 Version:  1.12.6
 API version: 1.24
 Go version: go1.6.4
 Git commit: 78d1802
 Built:  Tue Jan 10 20:20:01 2017
 OS/Arch:  linux/amd64

Server:
 Version:  1.12.6
 API version: 1.24
 Go version: go1.6.4
 Git commit: 78d1802
 Built:  Tue Jan 10 20:20:01 2017
 OS/Arch:  linux/amd64

kubernetes version:

Client Version: version.Info{Major:"1", Minor:"8", GitVersion:"v1.8.2+coreos.0", GitCommit:"4c0769e81ab01f47eec6f34d7f1bb80873ae5c2b", GitTreeState:"clean", BuildDate:"2017-10-25T16:24:46Z", GoVersion:"go1.8.3", Compiler:"gc", Platform:"linux/amd64"}
Server Version: version.Info{Major:"1", Minor:"8", GitVersion:"v1.8.2+coreos.0", GitCommit:"4c0769e81ab01f47eec6f34d7f1bb80873ae5c2b", GitTreeState:"clean", BuildDate:"2017-10-25T16:24:46Z", GoVersion:"go1.8.3", Compiler:"gc", Platform:"linux/amd64"}

1.創(chuàng)建pod yaml文件,使用busybox鏡像做測試,對鏡像設(shè)定2核2G內(nèi)存的限制

[docker@k8s busybox]$ cat busybox.yaml


apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
 name: busybox
 namespace: default
spec:
 containers:
 - image: registry.dcos:8021/public/busybox:latest
 command:
  - sleep
  - "3600"
 imagePullPolicy: IfNotPresent
 name: busybox
 resources:
  limits:
  cpu: "2"
  memory: 2Gi
  requests:
  cpu: 100m
  memory: 64Mi
 restartPolicy: Always

2.通過kubectl命令生成busybox服務(wù)

[docker@k8s busybox]$ kubectl create -f busybox.yaml


pod "busybox" created

3.進(jìn)入容器的/sys/fs/cgroup/memory目錄,ls查看得到如下文件

-rw-r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 cgroup.clone_children
--w--w--w- 1 root  root   0 May 31 03:18 cgroup.event_control
-rw-r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 cgroup.procs
-rw-r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 memory.failcnt
--w------- 1 root  root   0 May 31 03:18 memory.force_empty
-rw-r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 memory.kmem.failcnt
-rw-r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 memory.kmem.limit_in_bytes
-rw-r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 memory.kmem.max_usage_in_bytes
-r--r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 memory.kmem.slabinfo
-rw-r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 memory.kmem.tcp.failcnt
-rw-r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 memory.kmem.tcp.limit_in_bytes
-rw-r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 memory.kmem.tcp.max_usage_in_bytes
-r--r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 memory.kmem.tcp.usage_in_bytes
-r--r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 memory.kmem.usage_in_bytes
-rw-r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 memory.limit_in_bytes
-rw-r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 memory.max_usage_in_bytes
-rw-r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 memory.memsw.failcnt
-rw-r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 memory.memsw.limit_in_bytes
-rw-r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 memory.memsw.max_usage_in_bytes
-r--r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 memory.memsw.usage_in_bytes
-rw-r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 memory.move_charge_at_immigrate
-r--r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 memory.numa_stat
-rw-r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 memory.oom_control
---------- 1 root  root   0 May 31 03:18 memory.pressure_level
-rw-r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 memory.soft_limit_in_bytes
-r--r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 memory.stat
-rw-r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 memory.swappiness
-r--r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 memory.usage_in_bytes
-rw-r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 memory.use_hierarchy
-rw-r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 notify_on_release
-rw-r--r-- 1 root  root   0 May 31 03:18 tasks

我們主要關(guān)注一下幾個(gè)文件

文件名 含義
memory.usage_in_bytes 已使用的內(nèi)存量(包含cache和buffer)(字節(jié)),相當(dāng)于linux的used_meme
memory.limit_in_bytes 限制的內(nèi)存總量(字節(jié)),相當(dāng)于linux的total_mem
memory.failcnt 申請內(nèi)存失敗次數(shù)計(jì)數(shù)
memory.stat 內(nèi)存相關(guān)狀態(tài)

memory.stat的文件包含的內(nèi)容

字段 含義
cache 頁緩存,包括 tmpfs(shmem),單位為字節(jié)
rss 匿名和 swap 緩存,不包括 tmpfs(shmem),單位為字節(jié)
mapped_file memory-mapped 映射的文件大小,包括 tmpfs(shmem),單位為字節(jié)
pgpgin 存入內(nèi)存中的頁數(shù)
pgpgout 從內(nèi)存中讀出的頁數(shù)
swap swap 用量,單位為字節(jié)
active_anon 在活躍的最近最少使用(least-recently-used,LRU)列表中的匿名和 swap 緩存,包括 tmpfs(shmem),單位為字節(jié)
inactive_anon 不活躍的 LRU 列表中的匿名和 swap 緩存,包括 tmpfs(shmem),單位為字節(jié)
active_file 活躍 LRU 列表中的 file-backed 內(nèi)存,以字節(jié)為單位
inactive_file 不活躍 LRU 列表中的 file-backed 內(nèi)存,以字節(jié)為單位
unevictable 無法再生的內(nèi)存,以字節(jié)為單位
hierarchical_memory_limit 包含 memory cgroup 的層級的內(nèi)存限制,單位為字節(jié)
hierarchical_memsw_limit 包含 memory cgroup 的層級的內(nèi)存加 swap 限制,單位為字節(jié)

查看memory.limit_in_bytes文件

/sys/fs/cgroup/memory # cat memory.limit_in_bytes 
2147483648

計(jì)算容器的限制內(nèi)存為2g,和yaml文件里面定義的限制內(nèi)存一樣。查看memory.usag_in_bytes文件

/sys/fs/cgroup/memory # cat memory.usage_in_bytes 
2739376

通過docker stats 容器id查看容器的占用內(nèi)存,和memory.usage_in_bytes的數(shù)據(jù)相符。

4.使用dd命令快速生成1.5g大文件

~ # dd if=/dev/zero of=test bs=1M count=1500
1500+0 records in
1500+0 records out
1572864000 bytes (1.5GB) copied, 1.279989 seconds, 1.1GB/s

再次通過docker stats 容器id查看容器的占用內(nèi)存

查看memory.usage_in_bytes文件

/sys/fs/cgroup/memory # cat memory.usage_in_bytes 
1619329024

發(fā)現(xiàn)容器的占用內(nèi)存達(dá)到了1.5g,查看memory.stat

/sys/fs/cgroup/memory # cat memory.stat
cache 1572868096
rss 147456
rss_huge 0
mapped_file 0
dirty 1572868096
writeback 0
swap 0
pgpgin 384470
pgpgout 433
pgfault 607
pgmajfault 0
inactive_anon 77824
active_anon 12288
inactive_file 1572864000
active_file 4096
unevictable 0
hierarchical_memory_limit 2147483648
hierarchical_memsw_limit 4294967296
total_cache 1572868096
total_rss 147456
total_rss_huge 0
total_mapped_file 0
total_dirty 1572868096
total_writeback 0
total_swap 0
total_pgpgin 384470
total_pgpgout 433
total_pgfault 607
total_pgmajfault 0
total_inactive_anon 77824
total_active_anon 12288
total_inactive_file 1572864000
total_active_file 4096
total_unevictable 0

memory.stat文件中的cache字段添加了1.5g,而inactive_file字段為1.5g,因此,dd所產(chǎn)生的文件cache計(jì)算在inactive_file上。這就導(dǎo)致了所看到的容器內(nèi)存的監(jiān)控居高不下,因?yàn)閏ache是可重用的,并不能反映進(jìn)程占用內(nèi)存。

一般情況下,計(jì)算監(jiān)控內(nèi)存可根據(jù)計(jì)算公式:

active_anon + inactive_anon = anonymous memory + file cache for tmpfs + swap cache
Therefore
active_anon + inactive_anon ≠ rss, because rss does not include tmpfs.
active_file + inactive_file = cache - size of tmpfs

所以實(shí)際內(nèi)存使用計(jì)算為:

real_used = memory.usage_in_bytes - (active_file + inactive_file)

5.壓測

(1)準(zhǔn)備tomcat鏡像和jmeter壓測工具,tomcat的yaml文件如下

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
 name: tomcat-deployment
spec:
 replicas: 1
 template:
 metadata:
  labels:
  app: tomcat
 spec:
  containers:
  - name: tomcat
  image: registy.dcos:8021/public/tomcat:8
  ports:
  - containerPort: 8080
  resources:
   limits:
   cpu: "1"
   memory: 300Mi
--- 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
 labels:
 name: tomcat
 name: tomcat
 namespace: default
spec:
 ports:
 - name: tomcat
 port: 8080
 protocol: TCP
 targetPort: 8080
 type: NodePort 
 selector:
 app: tomcat

yaml文件中限制tomcat鏡像的使用內(nèi)存為300Mi,執(zhí)行命令生成文件。通過docker stats查看沒有負(fù)載情況下tomcat容器的內(nèi)存占用。

(2)提取tomcat的service nodePort端口

[docker@ecs-5f72-0006 ~]$ kubectl get svc tomcat -o=custom-columns=nodePort:.spec.ports[0].nodePort
nodePort
31401

(3)登陸jmeter官網(wǎng)下載壓測工具

在windows上運(yùn)行jmeter工具,到bin目錄點(diǎn)擊運(yùn)行jmeter,配置jmeter如下:

配置好測試選項(xiàng)后點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕開始壓測,通過docker stats查看容器內(nèi)存使用情況發(fā)現(xiàn)已經(jīng)到達(dá)限制。

通過kubectl get pods查看pod的運(yùn)行情況發(fā)現(xiàn)tomcat由于內(nèi)存超過限制值被kill掉。

總結(jié)

關(guān)于docker stats內(nèi)存監(jiān)控的問題一直存在,docker將cache/buffer納入內(nèi)存計(jì)算引起誤解。docker內(nèi)存的計(jì)算方式和linux的內(nèi)存使用計(jì)算方式一致,也包含了cache/buffer。

但是cache是可重復(fù)利用的,經(jīng)常使用在I/O請求上,使用內(nèi)存來緩解可能被再次訪問的數(shù)據(jù),為提高系統(tǒng)性能。

在官方github上,也有很多人提交了關(guān)于內(nèi)存監(jiān)控的issue,直到了Docker 17.06版本,docker stats才解決了這個(gè)問題。

但是這也僅僅是docker stats的顯示看起來正常了,而進(jìn)入容器查看內(nèi)存的使用還是包含的cache,如果直接使用cadvisor搜集的數(shù)據(jù),還是會(huì)出現(xiàn)包含了cache的情況。

通過壓測docker,最后發(fā)現(xiàn)當(dāng)壓測到程序的限制內(nèi)存時(shí),pod出現(xiàn)重啟,這也解釋了我們在使用docker監(jiān)控時(shí),即使內(nèi)存占用99%+,卻不出現(xiàn)pod重啟的情況,這里面有相當(dāng)一部分的內(nèi)存是cache占用。

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn),希望能給大家一個(gè)參考,也希望大家多多支持腳本之家。如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教。

標(biāo)簽:開封 拉薩 三明 石嘴山 汕頭 晉城 鄭州 玉林

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