用过去的智慧引导 AI 变革,《架构师 2024 年(第二季)》开放下载。 了解详情
写点什么

Docker、Containerd、RunC...:你应该知道的所有

  • 2017-02-12
  • 本文字数:2870 字

    阅读完需:约 9 分钟

6 月 17 日,极客时间《企业级 Agents 开发实战营》正式上线,10 周掌握企业级 Agents 从设计、开发到部署全流程。

Docker 1.11 开始,Docker 容器运行已经不是简单的通过 Docker daemon 来启动,而是集成了 containerd、runC 等多个组件。Docker 服务启动之后,我们也可以看见系统上启动了 dockerd、docker-containerd 等进程,本文主要介绍新版 Docker(1.11 以后)每个部分的功能和作用。

Docker Daemon

作为 Docker 容器管理的守护进程,Docker Daemon 从最初集成在docker命令中(1.11 版本前),到后来的独立成单独二进制程序(1.11 版本开始),其功能正在逐渐拆分细化,被分配到各个单独的模块中去。从 Docker 服务的启动脚本,也能看见守护进程的逐渐剥离:

在 Docker 1.8 之前,Docker 守护进程启动的命令为:

docker -d这个阶段,守护进程看上去只是 Docker client 的一个选项。

Docker 1.8 开始,启动命令变成了:

docker daemon这个阶段,守护进程看上去是docker命令的一个模块。

Docker 1.11 开始,守护进程启动命令变成了:

dockerd此时已经和 Docker client 分离,独立成一个二进制程序了。

当然,守护进程模块不停的在重构,其基本功能和定位没有变化。和一般的 CS 架构系统一样,守护进程负责和 Docker client 交互,并管理 Docker 镜像、容器。

下面就来介绍下独立分拆出来的其他几个模块。

Containerd

containerd 是容器技术标准化之后的产物,为了能够兼容 OCI 标准,将容器运行时及其管理功能从 Docker Daemon 剥离。理论上,即使不运行 dockerd,也能够直接通过 containerd 来管理容器。(当然,containerd 本身也只是一个守护进程,容器的实际运行时由后面介绍的 runC 控制。)

最近,Docker 刚刚宣布开源containerd 。从其项目介绍页面可以看出,containerd 主要职责是镜像管理(镜像、元信息等)、容器执行(调用最终运行时组件执行)。

containerd 向上为 Docker Daemon 提供了 gRPC 接口,使得 Docker Daemon 屏蔽下面的结构变化,确保原有接口向下兼容。向下通过 containerd-shim 结合 runC,使得引擎可以独立升级,避免之前 Docker Daemon 升级会导致所有容器不可用的问题。

Docker、containerd 和 containerd-shim 之间的关系,可以通过启动一个 Docker 容器,观察进程之间的关联。首先启动一个容器,

docker run -d busybox sleep 1000然后通过pstree命令查看进程之间的父子关系(其中 20708 是dockerd的 PID):

pstree -l -a -A 20708输出结果如下:

复制代码
dockerd -H fd:// --storage-driver=overlay2
|-docker-containe -l unix:///var/run/docker/libcontainerd/docker-containerd.sock --metrics-interval=0 --start-timeout 2m --state-dir /var/run/docker/libcontainerd/containerd --shim docker-containerd-shim --runtime docker-runc
| |-docker-containe b9a04a582b66206492d29444b5b7bc6ec9cf1eb83eff580fe43a039ad556e223 /var/run/docker/libcontainerd/b9a04a582b66206492d29444b5b7bc6ec9cf1eb83eff580fe43a039ad556e223 docker-runc
| | |-sleep 1000

虽然pstree命令截断了命令,但我们还是能够看出,当 Docker daemon 启动之后,dockerd 和 docker-containerd 进程一直存在。当启动容器之后,docker-containerd 进程(也是这里介绍的 containerd 组件)会创建 docker-containerd-shim 进程,其中的参数 b9a04a582b66206492d29444b5b7bc6ec9cf1eb83eff580fe43a039ad556e223 就是要启动容器的 id。最后 docker-containerd-shim 子进程,已经是实际在容器中运行的进程(既 sleep 1000)。

docker-containerd-shim 另一个参数,是一个和容器相关的目录 /var/run/docker/libcontainerd/b9a04a582b66206492d29444b5b7bc6ec9cf1eb83eff580fe43a039ad556e223,里面的内容有:

复制代码
.
├── config.json
├── init-stderr
├── init-stdin
└── init-stdout

其中包括了容器配置和标准输入、标准输出、标准错误三个管道文件。

RunC

OCI 定义了容器运行时标准,runC 是 Docker 按照开放容器格式标准(OCF, Open Container Format)制定的一种具体实现。

runC 是从 Docker 的 libcontainer 中迁移而来的,实现了容器启停、资源隔离等功能。Docker 默认提供了 docker-runc 实现,事实上,通过 containerd 的封装,可以在 Docker Daemon 启动的时候指定 runc 的实现。

我们可以通过启动 Docker Daemon 时增加--add-runtime参数来选择其他的 runC 现。例如:

docker daemon --add-runtime "custom=/usr/local/bin/my-runc-replacement"下面就让我们看下这几个模块如何工作。

举个例子

这里通过 Docker 一些命令,实现不使用 Docker Daemon 直接启动一个镜像,以便了解 Docker Daemon 每个模块的作用。

首先,需要创建容器标准包,这部分实际上由 containerd 的 bundle 模块实现,将 Docker 镜像转换成容器标准包。

复制代码
mkdir my_container
cd my_container
mkdir rootfs
docker export $(docker create busybox) | tar -C rootfs -xvf -

上述命令将 busybox 镜像解压缩到指定的 rootfs 目录中。如果本地不存在 busybox 镜像,containerd 还会通过 distribution 模块去远程仓库拉取。

现在整个 my_container 目录结构如下:

复制代码
$ tree -d my_container/
my_container/
└── rootfs
├── bin
├── dev
│ ├── pts
│ └── shm
├── etc
├── home
├── proc
├── root
├── sys
├── tmp
├── usr
│ └── sbin
└── var
├── spool
│ └── mail
└── www
17 directories

此时,标准包所需的容器数据已经准备完毕,接下来我们需要创建配置文件:

docker-runc spec此时会生成一个名为config.json的配置文件,该文件和 Docker 容器的配置文件类似,主要包含容器挂载信息、平台信息、进程信息等容器启动依赖的所有数据。

最后,可以通过runc命令来启动容器:

runc run busybox注意,runc 必须使用 root 权限启动。

执行之后,我们可以看见容器已经启动:

复制代码
localhost my_container # runc run busybox
/ # ps aux
PID USER TIME COMMAND
1 root 0:00 sh
9 root 0:00 ps aux

此时,事实上已经可以不依赖 Docker 本身,如果系统上安装了runc包,即可运行容器。对于 Gentoo 系统来说,安装app-emulation/runc包即可。

当然,也可以使用 docker-runc 命令来启动容器:

复制代码
localhost my_container # docker-runc run busybox
/ # ps aux
PID USER TIME COMMAND
1 root 0:00 sh
7 root 0:00 ps aux

从这里可以看到标准化的重要性。

总结

从 Docker 1.11 之后,Docker Daemon 被分成了多个模块以适应 OCI 标准。拆分之后,结构分成了以下几个部分。

其中,containerd 独立负责容器运行时和生命周期(如创建、启动、停止、中止、信号处理、删除等),其他一些如镜像构建、卷管理、日志等由 Docker Daemon 的其他模块处理。

Docker 的模块块拥抱了开放标准,希望通过 OCI 的标准化,容器技术能够有很快的发展。


感谢木环对本文的审校。

给InfoQ 中文站投稿或者参与内容翻译工作,请邮件至 editors@cn.infoq.com 。也欢迎大家通过新浪微博( @InfoQ @丁晓昀),微信(微信号: InfoQChina )关注我们。

2017-02-12 18:0040656

评论

发布
暂无评论
发现更多内容

dart系列之:dart语言中的内置类型

程序那些事

flutter dart 程序那些事 11月日更

Android C++ 系列:JNI数组操作

轻口味

android 11月日更

微信朋友圈复杂度分析

豪毅

架构实战营

解锁WiFi密码,我只用了60行代码....

Jackpop

如何从 JavaScript 中的数组中删除空元素?

devpoint

JavaScript filter 11月日更

从0-1教你利用服务器做属于自己的个人博客

坚果

git 博客 服务器 nodejs 11月日更

【Promise 源码学习】第一篇 - Promise 简介

Brave

源码 Promise 11月日更

音视频开发:为什么推荐使用Jetpack CameraX?

android 程序员 移动开发

高级UI强行进阶:自定义View实现女朋友欲罢不能的网易云音乐宇宙尘埃特效,拿去装笔不用谢~

android 程序员 移动开发

Scrum Master们,难道每天都在摸鱼

华为云开发者联盟

摸鱼 敏捷教练 开发团队 Scrum Master 领导

MySQL 默认隔离级别是RR,为什么阿里这种大厂会改成RC?

Hollis

[ CloudWeGo 微服务实践 - 06 ] 服务发现(2)

baiyutang

golang 微服务 11月日更

架构实战营模块三作业

孙志强

架构实战营

【Flutter 专题】15 图解 ListView 异步加载数据与 Loading 等待

阿策小和尚

Flutter 小菜 0 基础学习 Flutter Android 小菜鸟 11月日更

Elastic-Job的执行原理及优化实践

安第斯智能云

Java 架构 分布式 后端

音视频高手课01-Clang交叉编译最新FFmpeg

android 程序员 移动开发

毕业总结

babos

#架构实战营

模块九—电商秒杀系统

babos

#架构实战营

vivo 全球商城:商品系统架构设计与实践

vivo互联网技术

软件架构 架构设计 商城项目

CSS响应式布局之REM(二)

Augus

CSS 11月日更

【LeetCode】只出现一次的数字 IIIJava题解

Albert

算法 LeetCode 11月日更

领域驱动设计简介

android 程序员 移动开发

鸿洋:拖不得了,Android11真的要来了,最全适配实践指南奉上

android 程序员 移动开发

音视频入门(二)色彩空间RGB和YUV

android 程序员 移动开发

在线文本转2-36任意进制工具

入门小站

工具

Vue进阶(幺陆玖):JS 垃圾回收机制

No Silver Bullet

Vue GC 11月日更

高仿知乎日报无限轮播图+指示符切换动画效果

android 程序员 移动开发

linux之我常用的20条命令( 之三)

入门小站

Linux

开源应用中心|最好用的5款开源论坛软件,你知道吗?

开源 博客 开源软件 论坛

Java 自定义注解(二)

程序员架构进阶

Java 注解 11月日更

什么是开源软件和自由软件,你真的了解吗

耳东@Erdong

开源软件 11月日更 自由软件

Docker、Containerd、RunC...:你应该知道的所有_语言 & 开发_金灵杰_InfoQ精选文章