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容器、tc、iperf3

使用 tc 实现对容器应用的限流，并使用 iperf3 测网速。

实验环境

  • Ubuntu 16.04，Kernel 版本 4.4.0-142-generic
  • Docker 19.03.11
  • 正常带宽 100 Mbits/s

实验设备

使用 tc 对容器 c1、c3、c4 进行网络带宽限速，使用 iperf 测量网络带宽

实验环境准备

在宿主机1和2上安装 iperf3

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apt-get install iperf3

宿主机1

在宿主机1上，先启动容器 c1、c2、c3，这里为了简单起见，使用 nginx:alpine 镜像。

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docker run -d \
           -p 8081:80 -p 8082:8082 \
           --name c1 \
           nginx:alpine 
           # -d 后台运行
           # -p 映射端口至宿主机，宿主机端口:容器内部应用端口
           # --name 容器的名称
           # nginx:alpine 容器镜像

docker run -d -p 8083:80 -p 8084:8084 --name c2 nginx:alpine
docker run -d --name c3 nginx:alpine

查看容器是否正常启动：

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docker ps

接下来，需要获取这些容器的 Pid

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docker inspect c1 | grep -i pid

可以看到参数 Pid，我这里为 17734 ，Pid 可能有所不同，下面是测得的各个容器的 pid

容器名 Pid
c1 17734
c2 17882
c3 18004

接下来，使用 tc 对相关容器网络进行带宽限速，这里将带宽限制为 4 Mbits/s。以下操作在宿主机1上完成

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sudo nsenter -t 17734 -n \
        tc qdisc add dev eth0 root tbf \
        rate 4mbit \
        peakrate 8mbit \
        burst 64kb latency 50ms minburst 1540

宿主机2

在宿主机2上执行类似的操作

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docker run -d --name c4 nginx:alpine

测得其 pid 为 14023

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docker inspect c4 | grep -i pid

测试带宽

额外打开两个终端登录至宿主机1，接下来启动 iperf3 server，注意 pid，分别为 c1 和 c2 的

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# 终端1
sudo nsenter \
        -t 17734 \
        -n \
        iperf3 -s\
        -p 8082
        # nsenter 进入进程的相关命名空间中（Linux Namespace）
        # -t 目标进程 Pid
        # -n 指定进入到网络命名空间中 (Network Namespace)
        # 接下来是要在命名空间中执行的命令：iperf3 -s server 模式启动
        # -p 监听端口为 8082
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# 终端2
sudo nsenter -t 17882 -n iperf3 -s -p 8084

其实你可以认为，使用 nsenter 执行的程序与容器进程共享指定的命名空间（比如共享容器网络栈）

同一宿主机

接下来，使用以下命令，使用 c3 容器测试两个容器 c1 和 c2 的网络带宽

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# 测 c1
sudo nsenter -t 18004 -n \
                iperf3 \
                -c 10.211.55.62 \
                -b 100m \
                -t 10 \
                -p 8082 \
                -R
                
                # -c server ip
                # -b 测试间隔
                # -t 测试时长（s）
                # -p server port
                # -R 测 client 从 server 下载数据的速度

输出如下

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Connecting to host 10.211.55.62, port 8082
Reverse mode, remote host 10.211.55.62 is sending
[  4] local 172.17.0.4 port 51598 connected to 10.211.55.62 port 8082
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth
[  4]   0.00-1.00   sec   544 KBytes  4.46 Mbits/sec
[  4]   1.00-2.00   sec   468 KBytes  3.83 Mbits/sec
[  4]   2.00-3.00   sec   467 KBytes  3.82 Mbits/sec
[  4]   3.00-4.00   sec   467 KBytes  3.82 Mbits/sec
[  4]   4.00-5.00   sec   467 KBytes  3.82 Mbits/sec
[  4]   5.00-6.00   sec   468 KBytes  3.84 Mbits/sec
[  4]   6.00-7.00   sec   467 KBytes  3.82 Mbits/sec
[  4]   7.00-8.00   sec   467 KBytes  3.82 Mbits/sec
[  4]   8.00-9.00   sec   467 KBytes  3.82 Mbits/sec
[  4]   9.00-10.00  sec   468 KBytes  3.84 Mbits/sec
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[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Retr
[  4]   0.00-10.00  sec  4.75 MBytes  3.98 Mbits/sec    0             sender
[  4]   0.00-10.00  sec  4.75 MBytes  3.98 Mbits/sec                  receiver

带宽为 3.98，基本和 tc 限制的相符。接下来测试 c2

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sudo nsenter -t 18004 -n \
                iperf3 \
                -c 10.211.55.62 \
                -b 100m \
                -t 10 \
                -p 8084 \
                -R

输出如下

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[  4] local 172.17.0.4 port 36244 connected to 10.211.55.62 port 8084
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Retr  Cwnd
[  4]   0.00-1.00   sec  10.8 MBytes  90.1 Mbits/sec    0    327 KBytes
[  4]   1.00-2.00   sec  12.0 MBytes   101 Mbits/sec    0    680 KBytes
[  4]   2.00-3.00   sec  11.9 MBytes  99.6 Mbits/sec    0    827 KBytes
[  4]   3.00-4.00   sec  12.0 MBytes   101 Mbits/sec    0    827 KBytes
[  4]   4.00-5.00   sec  11.9 MBytes  99.5 Mbits/sec    0    827 KBytes
[  4]   5.00-6.00   sec  11.9 MBytes  99.7 Mbits/sec    0    827 KBytes
[  4]   6.00-7.00   sec  12.0 MBytes   101 Mbits/sec    0    827 KBytes
[  4]   7.00-8.00   sec  11.9 MBytes  99.6 Mbits/sec    0    827 KBytes
[  4]   8.00-9.00   sec  11.9 MBytes  99.7 Mbits/sec    0    827 KBytes
[  4]   9.00-10.00  sec  12.0 MBytes   101 Mbits/sec    0    827 KBytes
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[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Retr
[  4]   0.00-10.00  sec   118 MBytes  99.1 Mbits/sec    0             sender
[  4]   0.00-10.00  sec   118 MBytes  99.1 Mbits/sec                  receiver

iperf Done.

发现下行带宽没有限速，符合预期

不同宿主机

在宿主机2上进行相同的实验，命令和输出结果如下

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sudo nsenter -t 14023 -n \
                iperf3 \
                -c 10.211.55.62 \
                -b 100m \
                -t 10 \
                -p 8082 \
                -R
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Reverse mode, remote host 10.211.55.62 is sending
[  4] local 172.17.0.2 port 38670 connected to 10.211.55.62 port 8082
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth
[  4]   0.00-1.00   sec   544 KBytes  4.46 Mbits/sec
[  4]   1.00-2.00   sec   468 KBytes  3.84 Mbits/sec
[  4]   2.00-3.00   sec   467 KBytes  3.82 Mbits/sec
[  4]   3.00-4.00   sec   467 KBytes  3.82 Mbits/sec
[  4]   4.00-5.00   sec   467 KBytes  3.82 Mbits/sec
[  4]   5.00-6.00   sec   468 KBytes  3.84 Mbits/sec
[  4]   6.00-7.00   sec   467 KBytes  3.82 Mbits/sec
[  4]   7.00-8.00   sec   467 KBytes  3.82 Mbits/sec
[  4]   8.00-9.00   sec   467 KBytes  3.82 Mbits/sec
[  4]   9.00-10.00  sec   468 KBytes  3.84 Mbits/sec
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[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Retr
[  4]   0.00-10.00  sec  4.76 MBytes  3.99 Mbits/sec    0             sender
[  4]   0.00-10.00  sec  4.76 MBytes  3.99 Mbits/sec                  receiver
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sudo nsenter -t 14023 -n \
                iperf3 \
                -c 10.211.55.62 \
                -b 100m \
                -t 10 \
                -p 8084 \
                -R
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Reverse mode, remote host 10.211.55.62 is sending
[  4] local 172.17.0.2 port 42706 connected to 10.211.55.62 port 8084
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth
[  4]   0.00-1.00   sec  12.1 MBytes   101 Mbits/sec
[  4]   1.00-2.00   sec  11.9 MBytes  99.7 Mbits/sec
[  4]   2.00-3.00   sec  11.9 MBytes  99.6 Mbits/sec
[  4]   3.00-4.00   sec  11.9 MBytes  99.6 Mbits/sec
[  4]   4.00-5.00   sec  12.0 MBytes   101 Mbits/sec
[  4]   5.00-6.00   sec  11.9 MBytes  99.6 Mbits/sec
[  4]   6.00-7.00   sec  12.0 MBytes   101 Mbits/sec
[  4]   7.00-8.00   sec  11.9 MBytes  99.6 Mbits/sec
[  4]   8.00-9.00   sec  11.9 MBytes  99.7 Mbits/sec
[  4]   9.00-10.00  sec  12.0 MBytes   101 Mbits/sec
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[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Retr
[  4]   0.00-10.00  sec   119 MBytes   100 Mbits/sec   50             sender
[  4]   0.00-10.00  sec   119 MBytes   100 Mbits/sec                  receiver

实战测试

测试一下使用 wget 的下载速度，此部分操作都在宿主机1上进行

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cd /tmp

# 生成一个大文件
truncate -s 50m large.dmg

# 拷贝到容器 c1 内部
docker cp large.dmg c1:/usr/share/nginx/html

# 尝试下载
wget http://0.0.0.0:8081/large.dmg

下载时网速被限制

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large.dmg.1            18%[===>            ]   9.27M   467KB/s    eta 89s

实验环境清理

在宿主机1上

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docker rm -f c{1..3}
rm /tmp/large.dmg*

在宿主机2上

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docker rm -f c4

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