Kubelet CRI 容器运行时

CRI


kubelet在启动容器进程的时候,要真正的启动这些容器进程,随着版本的迭代,它逐渐将启动过程当中这些标准的行为,抽象为一个一个的接口。

它的好处是kubelet就不需要和具体的runtime产生绑定关系了,kubelet自己是一些代码框架,它定义好这些接口,它只需要调用这些接口,由不同的容器运行时提供商来实现这些接口。(让运行时可以适配我的标准,这样可以使用你也可以不使用你)

这样我们就可以选择是使用docker还是containerd呢还是kata其他类型的容器?

这样就使得kubernetes就不和某一个运行时有具体的强绑定关系,防止被某个厂商锁死。

容器运行时(Container Runtime),运行于Kubernetes(K8s)集群的每个节点中,负责容器的整个生命周期。其中Docker是目前应用最广的。随着容器云的发展,越来越多的容器运行时涌现。为了解决这些容器运行时和Kubernetes的集成问题,在Kubernetes1.5版本中,社区推出了CRI(Container Runtime Interface,容器运行时接口)以支持更多的容器运行时。

CRI就是,它将容器运行时的这些实现标准的接口都抽象出来了,你们kubelet要去操作任何的容器进程都是通过CRI的接口,然后不同的容器运行时会实现这些CRI接口,最终去操作这些容器进程。

CRI是Kubernetes定义的一组gRPC服务。kubelet作为客户端,基于gRPC框架,通过Socket和容器运行时通信。

它包括两类服务∶镜像服务(Image Service)和运行时服务(Runtime Service)。

  • 镜像服务提供下载、检查和删除镜像的远程程序调用。
  • 运行时服务包含用于管理容器生命周期,以及与容器交互的调用(exec/attach/port-forward)的远程程序调用。

kubelet是客户端,可以看到在kubelet里面有grpc client,它会去基于grpc框架去调用运行时服务,类似docker containerd这类的服务。它是运行在kubelet之外的,在安装kubernetes的时候,会先去安装docker containerd,安装完之后再去安装kubelet。

这样的话kubelet作为客户端来调用runtime的接口。这些runtime就要按照CRI的规范去实现那些接口。

容器运行时最终的目的是要去启动一个一个的容器进程,所以你可以理解为容器运行时它本身是一个中间层,它向上面对的是kubelet,向下面对的是这些容器进程。

所以它分为high-level-runtime和low-level-runtime,high-level-runtime是对外提供的这些grpc服务。由客户端grpc client来调用这些服务,它接受到这些请求需要通过low-level的api去启动和操作这些容器。

它有点像一层代理,它只是做命令的转发,接受来自客户端的请求,然后再去操作下面的容器进程。

它所谓的low-level-runtime,容器的话就是runc。

运行时的层级


Dockershim, containerd和CRI-O都是遵循CRI的容器运行时, 我们称他们为高层级运行时(High-level Runtime)。

容器运行时最终遵循了oci的一个标准,oci定义了容器相关的行业标准。这个行业标准主要分为了三大类,定义了镜像如何打包,如何解压的这样一个规范。通过镜像如何去运行容器进程这样的一个规范。

OCI(Open Container Initiative,开放容器计划)定义了创建容器的格式和运行时的开源行业标准,包括镜像规范(Image Specification)和运行时规范(Runtime Specification)。

镜像规范定义了OCI镜像的标准。高层级运行时将会下载一个OCI镜像,并把它解压成 OCI运行时文件系统包(filesystem bundle)(还有存储镜像文件到指定的目录下)。

运行时规范则描述了如何从OCI运行时文件系统包运行容器程序,并且定义它的配置、运行环境和生命周期。如何为新容器设置命名空间(namepsaces)和控制组(cgroups),以及挂载根文件系统等等操作,都是在这里定义的。它的一个参考实现是runC。我们称其为低层级运行时(Low-level R untime)。除runC以外,也有很多其他的运行时遵循OCI标准,例如kata-runtime。

CRI


containerd是能够取代docker的,因为docker本身内嵌了containerd的,docker是一个独立的产品,我们可以通过docker的命令去管理自己的网络,管理自己的存储,所以docker大部分臃肿的逻辑都在docker daemon它自身的逻辑上面,这些逻辑处理完之后也是将请求发给自带内嵌的containerd里面去, 这样其实真正执行的逻辑是在containerd里面。

存储,网络是kubernetes和docker之间的竞争,在kubernetes里面用的都是kubernetes管理的这套体系,那么docker的那部分其实是冗余的。不再使用docker自身的daemon了,但是可以用你docker自身所带的containerd的。

对于CRI来说主要的就是runtimeservice和imageservice。

imageservice提供了很多接口,主要是对image相关的操作。

runtimeservice同样通过了很多接口,可以看到对sandbox有很多操作,以及和对用户容器相关的。

开源运行时比较


上面是三个常用的运行时,最上面的路径其实是最长的。

如果是docker运行时,那么是kubelet调用dockeshim,调用docker再去调用containerd,containerd再通过runc的接口去调用底层的容器进程。

如果是containerd那么就没有docker-shim和docker,直接由kubelet发起命令到containerd,然后containerd到runc。

如果是crio那么更加轻量级,kubelet调用crio,然后直接调用runc。

越来越简洁。

Docker和Containerd的细节差异


如果是通过kubelet去调用docker的话,这个请求是在kubelet的cri接口调用docker-shim,docker-shim再连接到docker-daemon,docker-daemon里面红圈的这部分才是有用的,也就是和image相关的操作,以及正真去去调用containerd的这部分操作是有用的,上面存储网络,已经docker提供的cli这些都是不需要的,那么这些都是冗余的。

如果将docker换掉的话,那么红线外的部分就没有了,那么复杂性就大大降低的,直接使用cri的接口调用containerd,移除了这些不必要的调用转发环节,这样整个系统架构更加简单。

上面就是理解去掉docker的意义,这是一个必要的动作。

多种运行时性能比较


在选型的时候一个是架构的简单程度,稳定性,还有它的性能。

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转载自blog.csdn.net/qq_34556414/article/details/125986603
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