docker、oci、runc以及kubernetes梳理

docker, oci runc and kubernetes.

Posted by XuXinkun on December 12, 2017

容器无疑是近年来云计算中最火热的关键词。随着docker的大热,docker、oci、runc、containerd等等名词也逐渐传播开来。这么多的名词,也容易让人混淆。本文对相关名词和其之间的联系进行一下梳理和总结,方便大家更好地理解。

container

首先说的是container容器。随着docker的大热,docker的经典图标,一条鲸鱼拖着若干个集装箱的经典形象已经深入人心。docker中container的翻译是译为容器还是集装箱,中文社区做过一次小小的讨论。讨论参见http://dockone.io/question/408。在这次讨论中,笔者的意见是container并不是docker出现了才有的,而在之前,linux container就已经翻译为linux容器并被大家接受。而从含义来看,一开始选定把“容器”作为container的翻译,也应该是准确的。而随着docker出现,container的概念深入人心,而其与原来的linux container中的container,含义应该说是一致的。所以沿用容器的翻译,笔者认为是比较合适的。

那么何为容器。容器本质上是受到资源限制,彼此间相互隔离的若干个linux进程的集合。这是有别于基于模拟的虚拟机的。对于容器和虚拟机的区别的理解,大家可以参考《京东基础架构建设之路》中的阐释,这里不再赘述。一般来说,容器技术主要指代用于资源限制的cgroup,用于隔离的namespace,以及基础的linux kernel等。

OCI

Open Container Initiative,也就是常说的OCI,是由多家公司共同成立的项目,并由linux基金会进行管理,致力于container runtime的标准的制定和runc的开发等工作。

所谓container runtime,主要负责的是容器的生命周期的管理。oci的runtime spec标准中对于容器的状态描述,以及对于容器的创建、删除、查看等操作进行了定义。

runc,是对于OCI标准的一个参考实现,是一个可以用于创建和运行容器的CLI(command-line interface)工具。runc直接与容器所依赖的cgroup/linux kernel等进行交互,负责为容器配置cgroup/namespace等启动容器所需的环境,创建启动容器的相关进程。

为了兼容oci标准,docker也做了架构调整。将容器运行时相关的程序从docker daemon剥离出来,形成了containerd。Containerd向docker提供运行容器的API,二者通过grpc进行交互。containerd最后会通过runc来实际运行容器。

containerd

容器引擎

容器引擎,或者说容器平台,不仅包含对于容器的生命周期的管理,还包括了对于容器生态的管理,比如对于镜像等。现在的docker、rkt以及阿里推出的pouch均可属于此范畴。

docker,笔者认为可以分为两个阶段来理解。在笔者接触docker之初,docker版本为1.2,当时的docker的主要作用是容器的生命周期管理和镜像管理,当时的docker在功能上更趋近于现在的container runtime。而后来,随着docker的发展,docker就不再局限于容器的管理,还囊括了存储(volume)、网络(net)等的管理,因此后来的docker更多的是一个容器及容器生态的管理平台。

kubernetes与容器

kubernetes在初期版本里,就对多个容器引擎做了兼容,因此可以使用docker、rkt对容器进行管理。以docker为例,kubelet中会启动一个docker manager,通过直接调用docker的api进行容器的创建等操作。

在k8s 1.5版本之后,kubernetes推出了自己的运行时接口api–CRI(container runtime interface)。cri接口的推出,隔离了各个容器引擎之间的差异,而通过统一的接口与各个容器引擎之间进行互动。

与oci不同,cri与kubernetes的概念更加贴合,并紧密绑定。cri不仅定义了容器的生命周期的管理,还引入了k8s中pod的概念,并定义了管理pod的生命周期。在kubernetes中,pod是由一组进行了资源限制的,在隔离环境中的容器组成。而这个隔离环境,称之为PodSandbox。在cri开始之初,主要是支持docker和rkt两种。其中kubelet是通过cri接口,调用docker-shim,并进一步调用docker api实现的。

如上文所述,docker独立出来了containerd。kubernetes也顺应潮流,孵化了cri-containerd项目,用以将containerd接入到cri的标准中。

cri-containerd

为了进一步与oci进行兼容,kubernetes还孵化了cri-o,成为了架设在cri和oci之间的一座桥梁。通过这种方式,可以方便更多符合oci标准的容器运行时,接入kubernetes进行集成使用。可以预见到,通过cri-o,kubernetes在使用的兼容性和广泛性上将会得到进一步加强。

kubelet

参考资料

  • opencontainers: https://www.opencontainers.org
  • oci runtime spec: https://github.com/opencontainers/runtime-spec
  • runc: https://github.com/opencontainers/runc
  • cri: https://github.com/kubernetes/community/blob/master/contributors/devel/container-runtime-interface.md
  • container-runtime-interface-cri-in-kubernetes: http://blog.kubernetes.io/2016/12/container-runtime-interface-cri-in-kubernetes.html
  • cri-containerd: https://github.com/kubernetes-incubator/cri-containerd
  • cri-o https://github.com/kubernetes-incubator/cri-o