深入理解docker ulimit
2015年7月23日 10:00 阅读 12778
【编者的话】Docker大规模应用后，如果你没踩过坑，说出去肯定没人信。昨天就遇到一个ulimit的经典问题：业务Container内ulimit值太小，导致启动失败。ulimit问题，老生常谈，但是在不同的场景与环境，表现出来的灵异，往往需要一些深入的分析才能找到本因。本次问题就与os版本，docker版本及配置方法息息相关，我们来回顾一下。
一 问题：
1，背景：
微博平台业务经过去年三节Docker化后，已稳定运行半年多了，由于采用的都是较保守的版本，虽然也踩过很多坑，但都在可控内。最近正与RD一起推进一个大项目，前提也是平台业务全Docker化，这部分已完成90%了。其基本信息如下：
1）OS版本：Centos6.5
2）JDK: 1.7.0_25 Tomcat: 7.0.42
3）Docker：1.3.2
4）Docker Registry: 1.0
其中：正在也推进升级OS到centos7,docker到1.6.2
2，现象：
本次出现的问题现象：当人工重启服务器后，再启动业务Container，发现启动失败，并且能够重现。
ps: 用运维系统做部署时并未发现此问题。
3，重现：
重现的主要条件为：
1）版本：os(centos6.5),docker 1.3.2, docker daemon随开机启动而启动
2）主机配置：ulimit设置为200000，配置在/etc/profile
3）操作：手工reboot机器后，登录，启动业务容器，启动起来后，一会就失败。
4，分析：
1）服务器重启，此过程正常
2）业务Container启动后不久失败，经分析为容器内ulimit不对，只获得默认的值：1024. 后面会讲这个值为什么是1024.
3）重启Docker daemon进程，再启动Container，发现一切正常。经查看容器内ulimit值为:主机设置的200000.
现象搞清楚后，且能重现，解决问题就很简单了，方法很多。后面细说。
5，总结：
一句话总结：当服务器重启后，Docker daemon随之系统启动而启动，当启动Container时，因未获取到主机设置的ulimit值而导致启动后一会儿就失败了，重启Docker Deamon后解决（ps：这不是解决问题的方法，这只是瞎猫撞到死耗子）。
二 经典理论之ulimit
关于ulimit问题，我相信只要是做过SA,或者玩过服务器的RD都应该遇到过，各种现象，其理论依据其实很简单，大家可以参考@淘宝褚霸 博客的文章，有4篇，足够细致了。13年时，我问过他一个问题，他还从源码角度去分析了，这种分享精神棒棒哒。地址为：http://blog.yufeng.info/archives/tag/ulimit 。这里就不在展开说了。
三 经典理论之Linux系统启动与环境变量加载顺序
1，Linux系统启动
这里就直接说CentOS(Redhat类)的启动过程：大家都知道目前Linux系统启动最常用的就是两种：init（SysVinit系）与Systemd系两大阵营，二者对比可参考：
http://images.linoxide.com/systemd-vs-sysVinit-cheatsheet.pdf 。Systemd主要是centos7及之后的版本采用，而之前的发行版均采用SysVinit系，而我们这次出现问题的是centos6.5,也就是SysVinit系。下面来看下它的启动过程：
参考图：
具体过程：
1）加载BIOS的硬件信息，执行BIOS内置程序
2）读取MBR（Master Boot Record）中Boot Loader中的引导信息
3）加载内核Kernel boot到内存中
4）内核开始执行/sbin/init，并加载/etc/inittab，执行rc.sysinit进行初始化
5）启动核心的外挂模块/etc/modules.conf
6）按照启动级别（服务器默认是3）执行/etc/rc.d/下运行脚本
即：[guansheng@xx-xx-xx-yf-core rc3.d]# pwd
/etc/rc.d/rc3.d/
这个过程会把chkconfig --list中看到3级下on的服务全部启起来。
7）执行/bin/login程序
到这，你就可以看到登录的tty窗口了。
2，Linux环境变量加载顺序
对于环境变量加载顺序，各发行版大同小异，这里也只说redhat系的：其大致顺序如下：
--> /etc/profile #全局环境变量，每个用户第一次登录时设置
-->~/.bash_profile #用户级环境变量，每个用户第一次登录时设置
-->~/.bash_login
-->~/.profile
-->~/.bashrc #用户级环境变量，每个用户登录时设置，打开新Shell时也设置
-->/etc/bashrc
-->~/.bash_logout #用户级环境变量，退出时执行
ps:其他不细说了。
规则：后面的配置文件继续前面的变量及shell设置，相同的被覆盖。
3，理论参考之docker ulimit：
docker在1.6版本及之后，才支持ulimit相关选项，看github上，应该是有人提了pr，后来官方才支持的，地址：https://github.com/docker/docker/pull/9437。 在1.6版本之前，docker container继承自 docker daemon的ulimit设置。 参考文章见docker blog 之ulimit部分：
地址：https://blog.docker.com/2015/04/docker-release-1-6/
四 问题复盘
经过以上详细介绍及理论引导，其实对于问题复盘就很简单了，我们简要过一下重点：
1，由于我们人工重启服务器后，根据上面的启动过程可知，docker daemon在系统启动时已经起来了，此时在用户未登录的情况下，并不会读取我们设置的、/etc/profile下的ulimit配置，所以docker daemon会以1024的值进行进程的启动。
2，那么后续创建的container由于docker版本为1.3.2，是继续自docker daemon的值，而造成在container只能看到1024的ulimit值，而业务上依赖大量的mc,mcq,redis,mysql及http等，自然1024不够用，而启动失败。
3，当用户登录后，重启docker daemon后，进程自然会能读取到 该用户的环境变量，从而使ulimit设置为200000. 之后再启动container就再无问题了。
ps：复盘很简单吧，不过不理解上述原理，很多人还是一头雾水，至少我见到是这样。
五 新问题
#探讨centos7下的ulimit
1，问题描述：
当os为centos6.5,docker为1.3.2版本情况下的问题理清后，想试试7，于是在7下依然部署了docker 1.3.2，并进行测试，新问题来了，当主机（host）上未进行设置时（即为默认1024），启动container，发现container内的ulimit是1048576. 修改主机的ulimit，再重启dokcer daemon，启动container，container内还是1048576，好奇怪。
2，分析：
经过与同事一起看了下docker源码，daemon启动那部分，一下子就明朗了。
源码部分：https://github.com/docker/docker/tree/master/contrib/init
可以看到，docker daemon针对不同的系统版本，其对ulimit的默认值设置大有差别。
1）, centos7 采用systemd进行系统初始化，自动会调用systemd下的启动脚本docker.service,其申明默认值如下：
[Service]
ExecStart=/usr/bin/docker -d -H fd://
MountFlags=slave
LimitNOFILE=1048576
LimitNPROC=1048576
LimitCORE=infinity
2）, centos6的话，docker daemon启动，并未设置默认值。参考：sysvinit-redhat
3）, 而对于debian类的系统，尽然也设置了默认值为：1048576. 参考：
https://github.com/docker/docker/blob/master/contrib/init/sysvinit-debian/docker
#docker 1.6版本对ulimit的设置：
在很多时候，对于单个容器来说，这样的ulimit实在是太高了。在Docker 1.6里，可以设置1) 全局默认的ulimit：
docker -d --default-ulimit nproc=1024:2048
docker -d --default-ulimit nofile=20480:40960 nproc=1024:2048
2) 在启动容器时，单独对其ulimit进行设置：
docker run -d --ulimit nofile=20480:40960 nproc=1024:2048 容器名
这里有一篇介绍，可以加深你的理解：http://dockone.io/article/302
#对于docker ulimit的灵活设置，这里还有一个理论需要注意：
1) docker容器默认移除sys_resource（Linux能力），因而ulimit -n设置只能改小无法改大，改大会报错：ulimit: open files: cannot modify limit: Operation not permitted。
2) centos7下docker run可以使用–privileged选项来不移除Linux能力，但docker默认移除这个Linux能力肯定是有安全方面的考量，因此尽量别用该选项
3) centos6下要使用–privileged，docker版本不能>=1.0.1，否则会报错；stat /dev/.udev/db/cpuid:cpu0: no such file or directory。
六 优雅解决
经过上面的讨论，相应把问题应该说清楚了，也解释清楚了。那么centos6下，除了上述的手动重启docker daemon方法解决外，还有其他方法吗？答案是肯定的，有很多方法，这里简要说一种吧，思路类似。
即：若使用sysV服务，则在/etc/init.d/functions最开头添加一行：ulimit -u 204800 -HSn 204800
原理为：docker服务启动脚本第一行会去执行它。
[guansheng@xx-xx-xx-yf-core ~]# ll /etc/rc.d/rc3.d/ |grep docker
lrwxrwxrwx 1 guansheng root 16 Jul 3 19:25 S95docker -> ../init.d/docker
网友建议：
1） @ARGV 指出，/etc/init.d/functions会被所有随系统启动的服务调用，建议直接设置在../init.d/docker启动脚本里，建议有效，感谢指正。不过，这个相当于去修改docker daemon的自启动脚本了。
2） @枯木-Linux，与之交流，发现最好的方案，还是直接修改 /etc/sysconfig/docker 配置文件。赞一个。
七 总结
白天出的问题，一个多小时把它理清并解决了，感觉还是蛮好的。深夜，头脑清醒，就想写篇长微博分享给大家，问题虽不难，但崇尚分享精神总是很好的。
ps: 文章快速写成，思路如果不清晰或由错误点，请帮助指出，万分感谢。