单容器网络监控和隔离

Linux上的Mesos可支持 单容器网络监控和隔离，每个活动容器的网络统计信息会被写入slave节点的 /monitor/statistics.json 。

网络隔离 功能可避免 单个容器 占用过多可用端口，消耗过多带宽以及过分阻滞其他容器的信息传输等。 网络隔离功能对于大部分运行在slave节点的任务（端口绑定为0，且由内核分配端口）来说使透明的。

安装

容器网络监控和隔离在默认配置下是不开启的。需要在编译时，设置相关配置，并安装相关依赖，才可开启。

关联依赖

单容器网络监控和分隔 只能在 kernel版本大于3.6 的linux 里使用，另外，linux kernel必须包含以下补丁（kernel 3.15后，这些补丁已经包含进内核中）。

• 6a662719c9868b3d6c7d26b3a085f0cd3cc15e64
• 0d5edc68739f1c1e0519acbea1d3f0c1882a15d7
• e374c618b1465f0292047a9f4c244bd71ab5f1f0
• 25f929fbff0d1bcebf2e92656d33025cd330cbf8

slave节点需要的依赖：

• libnl3 >= 3.2.26
• iproute >= 2.6.39 is advised for debugging purpose but not required.

若是从源码编译，则需要libnl3开发版：

• libnl3-devel / libnl3-dev >= 3.2.26

编译

开启 单容器网络监控和隔离，需要在 编译配置中设定：

$ ./configure --with-network-isolator
$ make

配置

节点网络监控和隔离需要在slave节点，加入下面参数 设置：

--isolation="network/port_mapping"

若编译的时候没有开启 节点网络监控和隔离 支持，则会无法启动，并输出错误信息如下：

I0708 00:17:08.080271 44267 containerizer.cpp:111] Using isolation: network/port_mapping
Failed to create a containerizer: Could notcreate MesosContainerizer: Unknownor unsupported
    isolator: network/port_mapping

配置网络端口

在没有 网络隔离功能的时候，所有容器都将共用slave节点的IP地址，绑定操作系统允许的任意端口。

而当网络隔离启用的时候，slave节点上的每个容器将有单独的网络链路（基于Linux network namespaces），虽然仍然共用被控的对公IP（这样的好处是不用更改 服务发现机制）。slave节点会根据设定的可用端口范围给容器分配端口，只有端口内的网络链路才可用。

应用若向核心申请分配端口，则会在 容器所设的可用端口中选一个。应用虽然也可以在这个可用端口范围外绑定一个端口，但这样的结果是主机将无视其网络请求，网络链路不通。

Mesos给容器提供两个可用端口范围：

• Mesos从系统分配到的临时端口ephemeral：用于容器。

• Mesos分配的非临时端口：用于应用，和cpu、内存等资源类似，需要的时候申请。

另外，主机本身也会需要临时端口用于网络通讯，也就是总共有三个不重叠的端口范围需要在主机设置。

设置主机临时端口范围

用命令sysctl net.ipv4.ip_local_port_range可查看目前主机的临时端口范围。若需要更改，可在/etc/sysctl.conf里设置，注意不要设置其他进程使用的端口，设置完后重启，使其生效。

例子如下：把主机临时端口设置为57345到61000了。

# net.ipv4.ip_local_port_range defines the host ephemeral port range, by
# default 32768-61000.  We reduce this range to allow the Mesos slave to
# allocate ports 32768-57344
# net.ipv4.ip_local_port_range = 32768 61000
net.ipv4.ip_local_port_range = 57345 61000

设置容器端口范围

容器的临时和非临时端口，使用--resources 来设置。非临时端口是由master节点提供的，将会被分配给应用。

临时端口则会被 slave节点分配，使用 ephemeral_ports_per_container（默认 1024） 分配给容器。每个被控上的容器因为网络资源有限，其数量也是有限的：容器最大可用数量=可用临时端口量/每容器端口数。

number of ephemeral_ports / ephemeral_ports_per_container

master节点的 --max_executors_per_slave （每slave节点最大执行器数）设定用于避免给slave节点分配过多的执行器而致临时端口超额。

建议把ephemeral_ports_per_container 设为2的幂数，比如512，1024，临时端口则是ephemeral_ports_per_container 的倍数。这样可最小化CPU信息传输时的负载。示例：

--resources=ports:[31000-32000];ephemeral_ports:[32768-57344] \
--ephemeral_ports_per_container=512

容器网络限速

容器对外的网络连接需要限速，以免单个容器占用过多带宽。可在每个容器启动时带 --egress_rate_limit_per_container 参数（单位 bytes/秒）设置速度限制，高于此限速的传输将被延迟处理，TCP协议将会增加间隔时间，降低速度，以使不掉包。

示例如下：

--egress_rate_limit_per_container=100MB

由于只能在接收到传输后根据拥堵状况再处理限速，因此，Mesos只能限制出口带宽，无法限制入口带宽。

出口带宽流量隔离

如果所有容器都使用同一网络链路，单个容器的网络拥堵，将严重影响其他容器的网络传输。 Mesos里可以使用链路隔离来 让容器间网络传输相互间不受影响：根据容器端口范围来划定专属链路，使用FQ_Codel算法实现。使用 --egress_unique_flow_per_container 设置，示例如下：

--egress_unique_flow_per_container

综合设置（集合上述配置项）

下面综合网络设置命令包括：开启网络隔离，端口57345-61000给主机当临时端口，端口32768-57344给容器当临时端口，端口31000-32000给应用非临时分配，将容器出口链路设为专属，出口带宽限制为300 Mbits/second (37.5MBytes)

mesos-slave \
--isolation=network/port_mapping \
--resources=ports:[31000-32000];ephemeral_ports:[32768-57344] \
--ephemeral_ports_per_container=1024 \
--egress_rate_limit_per_container=37500KB \
--egress_unique_flow_per_container

监控容器网络统计数字

Mesos从linux网络监测里获得的每个容器的日志存放到slave节点的/monitor/statistics.json文件中。

容器中的网络工具里，在 statistics 下，可查看如下信息：

另外Linux Traffic Control 可在 statistics/net_traffic_control_statistics里采集如下信息：限速和过载。

[1] Backlog只在 bloat_reduction接口列出。

[2] Overlimits只在 bw_limit 接口列出。

[3] 目前都报为0。

示例：可在slave节点中，输入下面命令，获得如下的结果：

$ curl -s http://localhost:5051/monitor/statistics | python2.6 -mjson.tool
[
    {
        "executor_id": "job.1436298853",
        "executor_name": "Command Executor (Task: job.1436298853) (Command: sh -c 'iperf ....')",
        "framework_id": "20150707-195256-1740121354-5150-29801-0000",
        "source": "job.1436298853",
        "statistics": {
            "cpus_limit": 1.1,
            "cpus_nr_periods": 16314,
            "cpus_nr_throttled": 16313,
            "cpus_system_time_secs": 2667.06,
            "cpus_throttled_time_secs": 8036.840845388,
            "cpus_user_time_secs": 123.49,
            "mem_anon_bytes": 8388608,
            "mem_cache_bytes": 16384,
            "mem_critical_pressure_counter": 0,
            "mem_file_bytes": 16384,
            "mem_limit_bytes": 167772160,
            "mem_low_pressure_counter": 0,
            "mem_mapped_file_bytes": 0,
            "mem_medium_pressure_counter": 0,
            "mem_rss_bytes": 8388608,
            "mem_total_bytes": 9945088,
            "net_rx_bytes": 10847,
            "net_rx_dropped": 0,
            "net_rx_errors": 0,
            "net_rx_packets": 143,
            "net_traffic_control_statistics": [
                {
                    "backlog": 0,
                    "bytes": 163206809152,
                    "drops": 77147,
                    "id": "bw_limit",
                    "overlimits": 210693719,
                    "packets": 107941027,
                    "qlen": 10236,
                    "ratebps": 0,
                    "ratepps": 0,
                    "requeues": 0
                },
                {
                    "backlog": 15481368,
                    "bytes": 163206874168,
                    "drops": 27081494,
                    "id": "bloat_reduction",
                    "overlimits": 0,
                    "packets": 107941070,
                    "qlen": 10239,
                    "ratebps": 0,
                    "ratepps": 0,
                    "requeues": 0
                }
            ],
            "net_tx_bytes": 163200529816,
            "net_tx_dropped": 0,
            "net_tx_errors": 0,
            "net_tx_packets": 107936874,
            "perf": {
                "duration": 0,
                "timestamp": 1436298855.82807
            },
            "timestamp": 1436300487.41595
        }
    }
]