Docker Compose：限制资源

Docker Compose 通过配置文件和底层容器技术实现了对容器资源的精细化限制，资源分类如下：

一、资源限制分类

1. CPU 资源限制

   • cpus：直接指定容器可使用的 CPU 核心数上限，如 cpus: "1.5" 表示最多使用 1.5 个 CPU 核心。
   • cpu_shares：通过相对权重分配 CPU 时间片（默认 1024），值越高优先级越高，如 cpu_shares: 512 表示权重为默认值的一半。
   • cpu_quota 与 cpu_period：组合使用定义 CPU 时间分配周期。例如 cpu_period: 100000（100ms 周期）和 cpu_quota: 50000（每个周期最多使用 50ms CPU 时间）等效于限制为 0.5 核。

2. 内存资源限制

   • memory：设置硬性内存上限（如 memory: 512M），超出限制会触发 OOM Killer 终止容器。
   • memory_reservation：定义内存软限制，系统优先保证此值但允许短暂超出。

二、文件版本字段结构差异

根据Docker Compose文件格式版本的演进历史，不同版本中资源限制的字段结构存在差异。以下是具体分析：

1. 不含resources字段的版本

Docker Compose文件格式版本1（v1） 中，资源限制不使用resources字段，而是通过直接指定参数（如cpu_shares、mem_limit）实现。例如：

web:
  image: nginx
  cpu_shares: 512   # CPU权重（默认1024代表1核）
  mem_limit: 512m   # 内存硬限制

2. 使用顶层resources字段的版本

Docker Compose文件格式版本2.x（v2） 开始，资源限制被统一到resources字段下，支持limits（硬限制）和reservations（软预留）。例如：

services:
  app:
    image: nginx
    resources:
      limits:
        cpus: "0.5"
        memory: 256M
      reservations:
        memory: 128M

3. 使用deploy.resources字段的版本

Docker Compose文件格式版本3.x及以上（v3+） 引入了deploy字段以支持Swarm集群部署，资源限制需在deploy.resources中定义。例如：

services:
  app:
    image: nginx
    deploy:
      resources:
        limits:
          cpus: "1.0"
          memory: 1G
        reservations:
          cpus: "0.2"
          memory: 512M

三、版本选择与环境适配建议

1. 单机开发环境

推荐v2/v3的resources字段

• v3文件引入的顶层字段deploy 原本设计用于Swarm集群环境，但在单机模式下部分功能仍可用，需结合实际环境测试。
• v2文件引入的顶层字段resources，v3文件在单机模式下也可以部分兼容顶层。

2. Swarm集群环境

强制使用v3+的deploy.resources：Swarm模式下需通过deploy字段定义资源限制，以实现服务调度和动态扩展。

3. 环境适配注意事项

• 版本兼容性：在单机模式下，不同文件版本中resources和deploy.resources使用，需结合实际环境测试。
• 字段优先级：若同时存在resources和deploy.resources，Swarm模式下优先使用deploy.resources。
• 旧版迁移：从v1升级到v2/v3时需替换旧参数（如mem_limit→resources.limits.memory）。

通过合理选择文件格式版本和字段结构，可灵活适配单机与集群场景下的资源管理需求。

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四、底层实现机制

Docker Compose 的资源限制依赖 Linux cgroups 实现：

• CPU 控制通过 cpu 和 cpuacct 子系统，将配置转换为 cgroup 参数（如 cpu.cfs_quota_us 和 cpu.cfs_period_us）。
• 内存限制通过 memory 子系统设置 memory.limit_in_bytes，并触发内核 OOM Killer 在超限时终止进程。

五、验证与调试

• 运行 docker stats 实时监控资源使用情况。
• 检查容器的 cgroup 文件：

  cat /sys/fs/cgroup/cpu/docker/<容器ID>/cpu.cfs_quota_us
  cat /sys/fs/cgroup/memory/docker/<容器ID>/memory.limit_in_bytes

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参考资料

致谢