困境
近期优到达GPS监控后台优化，需要百万并发的测试环境，为此我们开发了一套GPS模拟器，在单台linux系统上可以模拟60000台gps虚拟机，并在树莓派4B上通过了测试，由于操作系统TCP动态端口数限制，无法在一个操作系统下实现百万并发，初期我们想到了两种方案，增加物理机器和在物理机器里跑虚拟机系统，虽然可以实现百万并发的压测环境，但是这样做，会增加部署成本，长期以来，因为成本的问题，一直未完成这一测试环境的搭建，随着互联网技术的发展，一种轻量级的虚拟机docker容器技术进入我们的视线，我们希望借助docker容器技术搭建优到达百万并发压测环境。
最小测试单元
用docker容器运行gps模拟器成为整个压测环境中最小测试单元，实际测试中，我们会用shell脚本批量启动多个运行着gps模拟器的docker容器，以达到我们需要的并发数。
GPS模拟器
为测试优到达后台而独立开发的软件，采用golang开发，可以跨平台运行，它可以创建指定数量的gps虚拟机，每个虚拟机都是单独的维护与服务器的链路，定时上传由指定的协议处理器封装的数据，虚拟机内置gps虚拟模块，随机产生相邻的gps数据，虚拟机定时采集模块的数据，每次上传前会将数据传入协议处理器，由协议处理器打包特定格式，虚拟机接收到数据也会路由到指定的协议处理器分析，该架构支持多协议处理器。
Docker概述
Docker 是一个开源项目，诞生于 2013 年初，最初是 dotCloud 公司内部的一个业余项目。它基于 Google 公司推出的 Go 语言实现。 项目后来加入了 Linux 基金会，遵从了 Apache 2.0 协议，项目代码在 GitHub 上进行维护。
Docker 自开源后受到广泛的关注和讨论，以至于 dotCloud 公司后来都改名为 Docker Inc。Redhat 已经在其 RHEL6.5 中集中支持 Docker；Google 也在其 PaaS 产品中广泛应用。
Docker 项目的目标是实现轻量级的操作系统虚拟化解决方案。 Docker 的基础是 Linux 容器（LXC）等技术。
在 LXC 的基础上 Docker 进行了进一步的封装，让用户不需要去关心容器的管理，使得操作更为简便。用户操作 Docker 的容器就像操作一个快速轻量级的虚拟机一样简单。
下面的图片比较了 Docker 和传统虚拟化方式的不同之处，可见容器是在操作系统层面上实现虚拟化，直接复用本地主机的操作系统，而传统方式则是在硬件层面实现。
Docker安装
sudo apt-get install docker.io
sudo apt-get install docker-compose
构建最小docker镜像
如果曾经做过 VM 管理员，则可以把 Docker 镜像理解为 VM 模板，VM 模板就像停止运行的 VM，而 Docker 镜像就像停止运行的容器，作为一名研发人员，则可以将镜像理解为类（Class），容器理解为类的实例，Docker容器是镜像的运行实例，可以使用命令行界面命令运行，启动，停止，删除容器。
镜像由多个层组成，每层叠加之后，从外部看来就如一个独立的对象。镜像内部是一个精简的操作系统（OS），同时还包含应用运行所必须的文件和依赖包。
因为容器的设计初衷就是快速和小巧，所以镜像通常都比较小，我们需要构建一个能自启动gps模拟器的最小镜像，以此来生成我们压测环境中最小测试单元docker容器，Alpine Docker 镜像相比于其他 Docker 镜像，它的容量非常小，仅仅只有 5 MB 左右（对比 Ubuntu 系列镜像接近 200 MB）。
编译GPS模拟器
export GOPATH=~/Project/go/uddgpsServer/GpsSimulatorProg
cd ~/Project/go/uddgpsServer/GpsSimulatorProg/src/GpsSimulator
export CGO_ENABLED=0
export GOOS=linux
go build -a -installsuffix cgo -o GpsSimulator .
构建Docker镜像
在Dockerfile文件中，我们用Alpine Docker 镜像作为父镜像，并对系统做了些必要的设置，如修改动态端口数范围以及同一时间打开的文件数等，最后将GpsSimulator 文件加入镜像并设置开机自启动。
Dockerfile文件：
FROM alpine:3.6
# 设置locale
ENV LANG en_US.UTF-8
ENV LANGUAGE en_US:en
ENV LC_ALL en_US.UTF-8
ENV TZ=Asia/Shanghai
RUN echo 'net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65535' >> /etc/sysctl.conf
RUN ulimit -n 65411
ADD GpsSimulator /
CMD ["/GpsSimulator"]
用以下命令生成目标镜像
chmod 777 GpsSimulator
docker build -t gps-simulator:new .
在终端输入docker images，查看到我们新建的镜像大小才7mb左右
批量启动容器
以下是批量启动50个容器的shell脚本，在for循环中启动容器指定了gps-simulator:new镜像、服务器地址、gps虚拟机初始设备号，以及设备数、天琴协议处理器等参数
#!/bin/bash
n=800000001
C=20000
time1=5s
for((i=1;i<=50;i++));
do
docker run -d --network=bridge0 gps-simulator:new /GpsSimulator -DeviceProtocolType tianqin -DevicesCount $c-DevicesStartNo $n -ip 192.168.1.76 -port 9000
let n+=$c
sleep $time1
done
在上面的启动容器参数中，有一个network参数，表示指定bridge0虚拟网卡，启动后的容器由该网卡分配ip地址。
Docker网络
Docker 容器默认使用Bridge模式的网络，原理是在宿主机上虚拟出一块网卡docker0，然后所有容器会桥接在这块网卡的网段上。默认情况下容器能访问外部网络，但外部网络无法访问容器，需要通过暴露容器端口的方式（docker run -p）让外部网络访问容器内的服务。
本次实验中，我们创建了一个自定义网络，也是Bridge模式
docker network create --subnet=192.168.5.1/24 bridge0
服务器的配置
本次实验，后台是一个简单的tcp服务器，只负责接受tcp链接并输出响应，与最小压测单元Docker容器运行在一台服务器上，服务器的配置如下：
品牌：DELL/戴尔
型号：R730XD
CPU:48核心 E5-2678V3*2个
内存：128G内存（单条16G）
存储：1T SAS硬盘 希捷品牌*8个
对于绝大部分 Linux 操作系统, 默认情况下确实不支持百万并发，所以我们要对系统进行设置才能满足百万并发的正常运行
/etc/sysctl.conf 添加
fs.file-max= 10485760
net.ipv4.ip_local_port_range= 1024 65535
以上表示系统可以打开的最大文件数10485760 ，动态端口数范围1024至65535
/etc/security/limits.conf 修改：
* soft nofile 1048576
* hardnofile 1048576
以上表示一个进程可以打开的文件数
开启百万并发测试
启动后台
启动批量创建docker容器的脚本
每启动一个容器会返回一个容器ID
用docker ps命令输出当前系统中运行的容器
进入docker容器内部
docker attach modest_albattani &
上图是名称为modest_albattani的docker容器内gps模拟器中各个gps虚拟机发送数据后，收到的服务器应答信号，gps虚拟机是每10秒上报一次位置。
我们在看看容器的虚拟网卡
下图是容器的网桥，可以看到所有容器数据收发都经过我们创建的自定义网桥
在一段时间内，我们随机进入不同的容器，观察gps模拟器输出信号，非常稳定，本次测试顺利完成。
停止测试需要先停止容器，在删除容器
停止所有容器：docker stop $(docker ps -aq)
删除所有容器：docker rm $(docker ps -aq)
测试报告
参考网页
Linux服务器配置相关
https://blog.csdn.net/libaineu2004/article/details/79199944 http://www.ideawu.net/blog/archives/740.html
https://www.cnblogs.com/lazb/p/7852549.html
https://www.linuxidc.com/Linux/2011-02/32025.htm
https://blog.51cto.com/leomars/1895489
https://www.cnblogs.com/ppp1314520818/p/10841932.html
https://www.jianshu.com/p/f5c47ad0c51c
https://www.cnblogs.com/softlin/p/8315203.html
Docker容器技术相关
https://www.jianshu.com/p/4b4ac5746cc3
http://www.louisvv.com/archives/695.html
https://blog.csdn.net/zhizhuodewo6/article/details/87706638
https://www.cnblogs.com/xuezhigu/p/8257129.html
https://www.imooc.com/article/details/id/32810
https://www.yiibai.com/docker/network_create.html
https://www.cnblogs.com/softlin/p/8315203.html
https://www.cnblogs.com/davygeek/p/6524317.html
https://www.cnblogs.com/bolingcavalry/p/11563223.html
http://shumeipai.nxez.com/2019/05/20/how-to-install-docker-on-your-raspberry-pi.html
https://blog.51cto.com/10316297/2156869
http://www.dockerinfo.net/document
https://www.cnblogs.com/lienhua34/p/5170335.html
https://www.cnblogs.com/bmjoker/p/9060885.html
https://www.cnblogs.com/softlin/p/8315203.html
https://blog.csdn.net/gavin_new/article/details/78376023
https://blog.csdn.net/bbwangj/article/details/81088231
https://blog.csdn.net/xcbeyond/article/details/82852545