云原生系列之：Container（四）

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《云原生系列专题分享合集》

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• 特殊的进程
• 标准化

特殊的进程

容器技术说白了，其实就是一种特殊的进程。文章源自玩技e族-https://www.playezu.com/216945.html

跟普通的进程相比，容器进程活在楚门的世界里，通过 Namespace 的隔离，让它误以为自己是唯一的存在。文章源自玩技e族-https://www.playezu.com/216945.html

在 Linux 里面，提供了 PID、Mount、Network、User 等等这些 Namespace，帮助容器进程在方方面面欺骗自己。文章源自玩技e族-https://www.playezu.com/216945.html

比如一台物理机上，其实有 100 个进程，通过 Pid Namespace 隔离，让它们只能看到自己，它们就会觉得自己才是唯一那个 Pid = 1 的进程。文章源自玩技e族-https://www.playezu.com/216945.html

比如容器的启动，需要挂载自己的操作系统文件，专业术语叫 rootfs（根文件系统），也是通过 Mounts Namespace 来实现。文章源自玩技e族-https://www.playezu.com/216945.html

# 常见的 rootfs
$ ls /
boot  etc   home  lib64  mnt  proc  run   srv  tmp  var
bin   dev   lib   media  opt  root  sbin  sys  usr

容器里面的 rootfs 跟服务器节点里面的并不是一致的，它并没有包含操作系统的内核，它只是一些配置文件和目录，便于保持容器进程启动状态与预期一致。文章源自玩技e族-https://www.playezu.com/216945.html

而内核配置，则是在启动的时候共享服务器节点的内核配置，所以调度在同一个服务器节点的容器内核，必然是一致的。文章源自玩技e族-https://www.playezu.com/216945.html

除了 Mounts Namespace，容器还借助了 pivot_root || chroot 来为进程构建一个完善的文件隔离环境。文章源自玩技e族-https://www.playezu.com/216945.html

pivot_root 是由 Linux 提供的一种系统调用，它能够将一个 Mounts Namespace 中的所有进程的根目录和当前工作目录切换到一个新的目录。文章源自玩技e族-https://www.playezu.com/216945.html

pivot_root 会先挂载一个临时的 rootfs 完成特定功能，然后再切换到真正的 rootfs。文章源自玩技e族-https://www.playezu.com/216945.html

而 chroot 系统调用能够将当前进程的根目录更改为一个新的目录，但是系统的其他部分，依旧运行于旧的 rootfs。

所以容器并不是真正意义上的隔离环境，只是一种障眼法罢了。

但是障眼法只要做得好，能欺骗得了自己，就能欺骗得了别人。

不仅如此，Cgroups 的存在，还可以限制容器的资源使用上限，以免它用到了它不该用到的资源。

在 Docker 里面，可以通过 --cpu-period --cpu-quota 配置参数来指定资源。

这也是为什么在前面的文章，我说 Docker 的容器技术其实并不新，不过是 Namespace + Cgroups 的把戏罢了，真正核心的还是它的 Image 。

标准化

前面文章里我提到了 Containerd，OCI，CRI，Runc 等等，听起来很多，实际上这些都是容器在标准化演进过程中的产物罢了。

在解释这些之前，我们先来看看，一个容器 Docker 是怎么把它启动的？

# 温馨 tips
Docker 是 CS 架构，Docker Daemon 作为守护进程，负责与 Docker Client 交互，管理镜像和容器。

1. Docker Daemon 会最先收到我们创建容器的请求，但是它并不会直接创建容器，而是告诉 Containerd 去创建容器。
2. Containerd 收到请求以后，也不会直接创建容器，而是启动了一个 Containerd-shim 的进程。
3. Containerd-shim 进程会调用 Runc 去启动容器。
4. Runc 启动完容器会直接退出，Containerd-shim 会成为容器进程的父进程。
5. Containerd-shim 收集容器状态，上报给 Containerd。

这样看起来很麻烦，实际上就是把启动容器的各个步骤细化拆解出来之后的模式。

OCI（Open Container Initiative）定义了容器运行时的标准，包含 runtime-spec 和 image-spec，只要满足了这些标准，容器就能运行在任何的硬件和系统上，而不再依赖于其他的组件。

简单来说就是符合 OCI 标准的容器就能启动，不需要依赖 Docker。

而 Runc 则是一个符合 OCI 标准的轻量级容器运行工具，用来创建和运行容器，包括说的 Namespace 隔离和 Cgroups 限制，都在这里。

而 Containerd 则是作为常驻进程，管理 Runc 创建的容器，维持它们的运行状态。

所以 Containerd 自己是不能作为容器的父进程的，这就是为什么它又创建了一个 Containerd-shim 进程代替自己成为容器的父进程。

而 Containerd-shim 则会在容器中 pid=1 的进程退出后，接管容器中的子进程进行清理，避免出现僵尸进程。

所以，把整个 Docker 容器启动的过程讲完，这些名词组件也就了解得七七八八了。

但是还少了一个 CRI。

CRI（Container Runtime Interface）是容器运行时接口，主要用来定义 Kubernetes 与容器运行时的 API 调用。

只要实现了 CRI 的容器运行时，就可以通过 Kubelet 组件，对接到 Kubernetes 中。

早期 Kubelet 会通过 CRI 调用 Docker-shim，使用 Docker 去启动 Containerd。

后期 Kubelet 直接实现了 CRI-containerd 替代 Docker 去启动 Containerd。

再后来，CRI-O 的出现，直接代替了 Containerd。

所以标准化这种东西，有利有弊，一方面能够让自己的落地能规模化，而另一方面，又让自己被替代的风险大大增加。

关于技术是否需要标准化是一个很值得探讨的问题，与本主题无关，就不展开了，感兴趣可以评论交流。

就这样，一个经过标准化的容器技术，开始被广泛应用。

......

未完待续，有空就开更。

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