话说Kubernetes都要弃用Dockershim了,因此是时候学习Containerd了。 本文先简单整理一下Kubernetes、Docker、Containerd之间的渊源和纠葛。

1.Docker, OCI和Containerd

这里略过早期Docker的发展历史,大概就是在docker如日中天的时候,社区要搞容器化标准,成立了OCI(Open Container Initiaiv),OCI主要包含两个规范,一个是容器运行时规范(runtime-spec),一个是容器镜像规范(image-spec)。 docker的公司也在OCI中,这里略过在推动标准化过程中各大厂各自心里的"小算盘"和"利益考虑",docker在这个过程中由一个庞然大物逐渐拆分出了containerdrunc等项目, docker公司将runc捐赠给了OCI,后来将containerd捐赠给了CNCF。

  • runc是什么? runc是一个轻量级的命令行工具,可以用它来运行容器。runc遵循OCI标准来创建和运行容器,它算是第一个OCI Runtime标准的参考实现。
  • containerd是什么?containerd的自我介绍中说它是一个开放、可靠的容器运行时,实际上它包含了单机运行一个容器运行时的功能。 containerd为了支持多种OCI Runtime实现,内部使用containerd-shim,shim英文翻译过来是"垫片"的意思,见名知义了,例如为了支持runc,就提供了containerd-shim-runc

经过上面的发展,docker启动一个容器的过程大致是下图所示的流程:

docker-run-container.png

从上图可以看出,每启动一个容器,实际上是containerd启动了一个containerd-shim-runc进程,即使containerd的挂掉也不会影响到已经启动的容器。

2.Kubernetes, Docker和Containerd

kubernetes的出现是为了解决容器编排的问题,在早期为了支持多个容器引擎,是在Kubernetes内部对多个容器引擎做兼容,例如kubelet启动一个docker-manager的进程直接调用docker的api进行容器的创建。

kubelet-run-containerd-0.png

后来k8s为了隔离各个容器引擎之间的差异,在docker分出containerd后,k8s也搞出了自己的容器运行时接口(CRI),CRI的出现是为了统一k8s与不同容器引擎之间交互的接口,与OCI的容器运行时规范不同,CRI更加适合k8s,不仅包含对容器的管理,还引入了k8s中Pod的概念及对Pod生命周期的管理。 k8s开始把containerd接入CRI标准。kubelet通过CRI接口调用docker-shim,进一步调用docker api。此时在每个k8s节点上kubelet大致按下图流程启动容器:

kubelet-run-containerd-1.png

为了更好的将containerd接入到CRI标准中,k8s又搞出了cri-containerd项目,cri-containerd是一个守护进程用来实现kubelet和containerd之间的交互,此时k8s节点上kubelet大致按下图流程启动容器:

kubelet-run-containerd-2.png

在上图中cri-containerd和containerd还是两个独立的进程,他们之间通过gRPC通信,后来在Containerd 1.1时,将cri-containerd改成了Containerd的CRI插件,CRI插件位于containerd内部,这让k8s启动Pod时的通信更加高效,此时k8s节点上kubelet大致按下图流程启动容器:

kubelet-run-containerd-3.png

为了更贴近OCI,k8s又搞了一个轻量级的容器运行时cri-o,所以在k8s"抛弃"dockershim后,可供我们选择的容器运行时有containerd和cri-o。

小结一下kubelet启动容器的发展历程:

1
2
3
4
5
早期: kubelet --> docker-manager --> docker
中期: kubelet -CRI-> docker-shim --> docker --> containerd --> runc
中期: kubelet -CRI-> cri-containerd --> containerd --> runc
当前: kubelet -CRI-> containerd(CRI plugin) --> runc
当前: kubelet -CRI-> cri-o --> runc

3.总结

docker是一个伟大的项目,在理清Kubernetes、Containerd和Docker之间的关系后,可以看出docker为oci贡献了runtime spec的标准参考实现runc,另外oci的image spec镜像规范也是以Docker镜像规范V2为基础制定的,docker还为k8s贡献了一个稳定可靠的容器运行时containerd。 虽然k8s后续将不再支持dockershim,但Docker本身仍然可以作为本地开发、测试和单机容器部署的利器。

大致了解了containerd、runc、docker都是什么后,下一阶段我们一起来学习如何部署containerd这个容器运行时,并体验启动一个containerd容器。

参考