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测试Docker多主机网络性能

本文探讨Docker多主机网络的性能。

在过去的博文里，我测试过 Docker的网络。 MySQL服务器团队提供了他们自己的结果，和我的观察是一致的。

本文里一系列的测试，想更多关注使用多主机的Docker网络。因为当我们搭建高可用（HA）环境（比如，使用Percona XtraDB Cluster）时，就会期望实例运行在不同的主机上。

本文测试的另一个原因是Docker最近发布了1.12版本，支持Swarm Mode。Swarm Mode本身很有意思——在这个版本里，Docker决定在编排部署领域更深入，从而和Kubernetes以及Apache Mesos竞争。我认为Swarm Mode还很粗糙（毕竟是第一个版本），但是我确信Docker会在接下来的几个版本里继续优化这个特性。

Swarm Mode还假定用户在不同的物理主机上运行服务，并且服务通过Docker的网络通信。我想了解在多主机上使用Docker网络时性能如何。

网络性能对于像Percona XtraDB Cluster 和MySQL Group Replication（刚刚发布了另一个 Lab版本）这样的集群来说尤为重要。

在我的环境里，使用了两台物理服务器，之间通过10GB网络连接。这两台服务器各有56个核的Intel CPU。

Sysbench环境：数据在内存里，仅仅使用主键查找。网络测试中网络往返很严重，但是能够更清楚得看到对性能的影响。

如下是Docker网络的可选方案：

- 没有Docker容器（在下面的结果里标记成“direct”）

- Docker容器使用“host”网络（标记为“host”）

- Docker容器使用“bridge”网络，这里服务端口通过端口转发来暴露（标记为“bridge”）

- Docker容器使用“overlay”网络，客户端和服务器都在通过overlay网络连接的容器里启动（结果里标记为“overlay”）。对于“overlay”网络，可以使用第三方插件，使用不同的网络实现，最知名的是：

- Calico network https://github.com/projectcalico/calico-containers

- Weave network https://github.com/weaveworks/weave

对于多主机网络搭建，只有“overlay”（以及插件实现）可用。我使用“direct”，“host”和“bridge”作为参考以及比对，来衡量overlay实现的额外消耗。

我观察到的结果如下：

观察

测试Docker多主机网络性能

“Bridge”网络会增加额外消耗，大概12%，这和我之前的benchmark是一致的。但是我想知道这是Docker的额外消耗，还是Linux bridge网络实现的额外消耗。Docker应该使用的是我在《在相同主机上使用Linux Network命名空间运行Percona XtraDB Cluster节点》一文里讲述的搭建方式，我怀疑Linux网络命名空间和bridge也会带来额外消耗。需要更多的测试来验证这一点。
原生的“Overlay”Docker网络受性能问题困扰。我用ksoftirq在一个CPU内核使用100%时观察到了问题，并且看到了类似的报告。似乎Docker“overlay”里的网络中断并没有适当分布到多个CPU里。“direct”和“bridge”配置里没有这样的问题。我认为这是Docker“overlay”网络的问题（期望这个问题最终能够解决）。
Weave网络结果非常糟糕。我看到了很多CPU分配给“weave”容器，因此我认为其实现有很严重的扩展性问题。
Calico插件在多主机容器场景下性能最佳，甚至比“bridge-bridge”网络更好。