k8s之容器运行时

Kubernetes 中的容器运行时

容器运行时（Container Runtime）是 Kubernetes 最重要的组件之一，负责真正管理镜像和容器的生命周期。Kubelet 通过 Container Runtime Interface (CRI) 与容器运行时交互，以管理镜像和容器。

容器运行时接口(Container Runtime Interface (CRI)) 是 Kubelet 1.5 和 kubelet 1.6 中主要负责的一块项目，它重新定义了 Kubelet Container Runtime API，将原来完全面向 Pod 级别的 API 拆分成面向 Sandbox 和 Container 的 API，并分离镜像管理和容器引擎到不同的服务。

CRI 最早从从 1.4 版就开始设计讨论和开发，在 v1.5 中发布第一个测试版。在 v1.6 时已经有了很多外部容器运行时，如 frakti、cri-o 的 alpha 支持。v1.7 版本新增了 cri-containerd 的 alpha 支持，而 frakti 和 cri-o 则升级到 beta 支持。

1. CRI 接口

CRI 基于 gRPC 定义了 RuntimeService 和 ImageService，分别用于容器运行时和镜像的管理。其定义在

v1.10+: pkg/kubelet/apis/cri/v1alpha2/runtime
v1.7~v1.9: pkg/kubelet/apis/cri/v1alpha1/runtime
v1.6: pkg/kubelet/api/v1alpha1/runtime

Kubelet 作为 CRI 的客户端，而 Runtime 维护者则需要实现 CRI 服务端，并在启动 kubelet 时将其传入：

kubelet --container-runtime=remote --container-runtime-endpoint=unix:///var/run/crio/crio.sock ..

2. 如何开发新的 Container Runtime

开发新的 Container Runtime 只需要实现 CRI gRPC Server，包括 RuntimeService 和 ImageService。该 gRPC Server 需要监听在本地的 unix socket（Linux 支持 unix socket 格式，Windows 支持 tcp 格式）。

具体的实现方法可以参考下面已经支持的 Container Runtime 列表。

3. 目前支持的 Container Runtime

目前，有多家厂商都在基于 CRI 集成自己的容器引擎，其中包括:

Docker: 核心代码依然保留在 kubelet 内部（pkg/kubelet/dockershim），依然是最稳定和特性支持最好的 Runtime
HyperContainer: 支持 Kubernetes v1.6+，提供基于 hypervisor 和 docker 的混合运行时，适用于运行非可信应用，如多租户和 NFV 等场景
Runc 有两个实现，cri-o 和 cri-containerd
- cri-containerd: 支持 kubernetes v1.7+
- cri-o: 支持 Kubernetes v1.6+，底层运行时支持 runc 和 intel clear container
Rkt: 开发中
Mirantis: 直接管理 libvirt 虚拟机，镜像须是 qcow2 格式
Infranetes: 直接管理 IaaS 平台虚拟机，如 GCE、AWS 等

cri-containerd

以 Containerd 为例，在 1.0 及以前版本将 dockershim 和 docker daemon 替换为 cri-containerd + containerd，而在 1.1 版本直接将 cri-containerd 内置在 Containerd 中，简化为一个 CRI 插件。

Containerd 内置的 CRI 插件实现了 Kubelet CRI 接口中的 Image Service 和 Runtime Service，通过内部接口管理容器和镜像，并通过 CNI 插件给 Pod 配置网络。

4. CRI Tools

为了方便开发、调试和验证新的 Container Runtime，社区还维护了一个 cri-tools 工具，它提供两个组件

crictl: 类似于 docker 的命令行工具，不需要通过 Kubelet 就可以跟 Container Runtime 通信，可用来调试或排查问题
critest: CRI 的验证测试工具，用来验证新的 Container Runtime 是否实现了 CRI 需要的功能

另外一个工具是 libpod，它也提供了一个组件： podman，功能和 crictl 类似。

如果想构建 oci 格式的镜像，可以使用工具： buildah