理解 Docker 的 CPU 使用率

【CPU %】参数反映的是

• 在两个抽样时间之间，在容器被分配到的 CPU 核上，CPU 使用率的上升/下降有多大程度是由容器造成的
• 它的值为 100%不代表它使用了宿主机一个 CPU 内核的全部资源
• 由于结果乘上了 CPU 核数，因此当一个容器使用 n 个 CPU 内核时，它的 取值范围为 0~100×n

通过 docker stats 命令我们可以查看一个容器的 CPU、内存、IO 等资源使用情况。

其中【CPU %】这项参数的值含义与宿主机的 cpu 利用率的含义是不同的，为了避免对这个参数的误解，我们从参数的计算方法出发看它的含义。

一、几个概念

• 宿主机的 CPU 使用量（SystemUsage）：运行 docker 的宿主机的 CPU 利用率。
• 容器的 CPU 使用量（TotalUsage）：运行在 docker 中的容器的平均每个核的 CPU 利用率。
• 每个核的 CPU 使用量（PercpuUsage）：容器对分配给它的各个 CPU 的利用率。通过 len(PercpuUsage) 可以知道容器被分配了几个核。

二、计算步骤

1. cpuDelta：容器的 CPU 使用量（TotalUsage）的变化量 = 先前的使用量 - 现在的使用量

2. systemDelta：宿主机的 CPU 使用量（SystemUsage）的变化量 = 先前的使用量 - 现在的使用量

3. 总的容器 CPU 利用率变化：每个核的容器的 CPU 使用量（cpuDelta） * 容器被分配的核数 （len(PercpuUsage)）

4. CPU % = 总的容器 CPU 利用率变化 / systemDelta × 100

源码如下：

func calculateCPUPercentUnix(previousCPU, previousSystem uint64, v *types.StatsJSON) float64 {
  var (
    cpuPercent = 0.0
    // calculate the change for the cpu usage of the container in between readings
    cpuDelta = float64(v.CPUStats.CPUUsage.TotalUsage) - float64(previousCPU)
    // calculate the change for the entire system between readings
    systemDelta = float64(v.CPUStats.SystemUsage) - float64(previousSystem)
  )

  if systemDelta > 0.0 && cpuDelta > 0.0 {
    cpuPercent = (cpuDelta / systemDelta) * float64(len(v.CPUStats.CPUUsage.PercpuUsage)) * 100.0
  }
  return cpuPercent
}

三、总结

【CPU %】参数反映的是

• 在两个抽样时间之间，在容器被分配到的 CPU 核上，CPU 使用率的上升/下降有多大程度是由容器造成的
• 它的值为 100%不代表它使用了宿主机一个 CPU 内核的全部资源
• 由于结果乘上了 CPU 核数，因此当一个容器使用 n 个 CPU 内核时，它的 取值范围为 0~100×n

参考资料

1. In docker cpu usage calculation what are: TotalUsage, SystemUsage, PercpuUsage and what does the calculation means?
2. docker 源码