【Linux】守护进程:containerd的使用教程

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    • 前言
    • 一. ctr
      • 1.1 ctr CLI
      • 1.2 ctr 调试
    • 二、 创建 container
      • 2.1 进入 NewContainer
      • 2.2 ContainerService().Create

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前言

介绍了 kubelet 通过 cri 接口和 containerd 交互的过程,containerd 源码分析:启动注册流程 介绍了 containerd 作为高级容器运行时的启动流程。通过这三篇文章熟悉了 kubelet 和 containerd 的行为,对于 containerd 如何通过 OCI 接口创建容器 container 并没有涉及。

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本文将继续介绍 containerd 是如何创建容器 container 的。

一. ctr

在介绍创建容器前,首先简单介绍下 ctr。ctr 是 containerd 的命令行客户端,本文会通过 ctr 进行调试和分析。

1.1 ctr CLI

作为命令行工具 ctr 包括一系列和 containerd 交互的命令。主要命令如下:

COMMANDS:plugins, plugin            provides information about containerd pluginscontainers, c, container   manage containersimages, image, i           manage imagesrun                        run a containersnapshots, snapshot        manage snapshotstasks, t, task             manage tasksinstall                    install a new packageoci                        OCI toolsshim                       interact with a shim directly
containers|c|container

不同与 Kubernetes 层面的 container,这里 ctr 命令管理的 containers 实际是管理存储在 boltDB 中的 container metadata。

创建 container:

# ctr c create docker.io/library/nginx:alpine nginx1
# ctr c ls
CONTAINER    IMAGE                             RUNTIME
nginx1       docker.io/library/nginx:alpine    io.containerd.runc.v2

通过 boltbrowser 查看 boltDB 存储的 container metadata,container metadata 存储在目录 /var/lib/containerd/io.containerd.metadata.v1.bolt。

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tasks|t|task

task 是实际启动容器进程的命令,ctr task start 根据创建的 container 启动容器:

# ctr t start nginx1
/docker-entrypoint.sh: /docker-entrypoint.d/ is not empty, will attempt to perform configuration
/docker-entrypoint.sh: Looking for shell scripts in /docker-entrypoint.d/
...

run

ctr 的 run 命令,实际是 ctr c create 和 ctr t start 命令的组合。

接下来,使用 ctr run 命令做为调试参数分析完整的创建 container 容器的流程。

1.2 ctr 调试

ctr 代码集中在 containerd 项目中,配置 ctr 的调试参数:

{"version": "0.2.0","configurations": [{"name": "ctr","type": "go","request": "launch","mode": "auto","program": "${fileDirname}","args": ["run", "docker.io/library/nginx:alpine", "nginx1"]}]
}

调试 ctr:

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进入 run.Command 看其中做了什么。

// containerd/cmd/ctr/commands/run/run.go
// Command runs a container
var Command = &cli.Command{Name:      "run",Usage:     "Run a container",...Action: func(context *cli.Context) error {...// step1: 创建访问 containerd 的 clientclient, ctx, cancel, err := commands.NewClient(context)if err != nil {return err}defer cancel()// step2: 创建 containercontainer, err := NewContainer(ctx, client, context)if err != nil {return err}...opts := tasks.GetNewTaskOpts(context)ioOpts := []cio.Opt{cio.WithFIFODir(context.String("fifo-dir"))}// step3: 创建 tasktask, err := tasks.NewTask(ctx, client, container, context.String("checkpoint"), con, context.Bool("null-io"), context.String("log-uri"), ioOpts, opts...)if err != nil {return err}...// step4: 启动 taskif err := task.Start(ctx); err != nil {return err}...}
}

在 NewContainer 中根据 client 创建 container。接着根据 container 创建 task,然后启动该 task 来启动容器。

二、 创建 container

2.1 进入 NewContainer

// containerd/cmd/ctr/commands/run/run_unix.go
func NewContainer(ctx gocontext.Context, client *containerd.Client, context *cli.Context) (containerd.Container, error) {...return client.NewContainer(ctx, id, cOpts...)
}// containerd/client/client.go
func (c *Client) NewContainer(ctx context.Context, id string, opts ...NewContainerOpts) (Container, error) {...container := containers.Container{ID: id,Runtime: containers.RuntimeInfo{Name: c.runtime,},}...// 调用 containerd 接口创建 containerr, err := c.ContainerService().Create(ctx, container)if err != nil {return nil, err}return containerFromRecord(c, r), nil
}

2.2 ContainerService().Create

// containerd/client/containerstore.go
func (r *remoteContainers) Create(ctx context.Context, container containers.Container) (containers.Container, error) {created, err := r.client.Create(ctx, &containersapi.CreateContainerRequest{Container: containerToProto(&container),})if err != nil {return containers.Container{}, errdefs.FromGRPC(err)}return containerFromProto(created.Container), nil
}// containerd/api/services/containers/v1/containers_grpc.pb.go
func (c *containersClient) Create(ctx context.Context, in *CreateContainerRequest, opts ...grpc.CallOption) (*CreateContainerResponse, error) {out := new(CreateContainerResponse)err := c.cc.Invoke(ctx, "/containerd.services.containers.v1.Containers/Create", in, out, opts...)if err != nil {return nil, err}return out, nil
}

调用 /containerd.services.containers.v1.Containers/Create grpc 接口创建 container。container 并不是容器进程,而是存储在数据库中的 container metadata。

/containerd.services.containers.v1.Containers/Create 是由 containerd 的 io.containerd.grpc.v1.containers 插件提供的服务:

// containerd/plugins/services/service.go
func (s *service) Create(ctx context.Context, req *api.CreateContainerRequest) (*api.CreateContainerResponse, error) {return s.local.Create(ctx, req)
}

插件实例调用 local 对象的 Create 方法创建 container。查看 local 对象具体指的什么。

// containerd/plugins/services/service.go
func init() {registry.Register(&plugin.Registration{Type: plugins.GRPCPlugin,ID:   "containers",Requires: []plugin.Type{plugins.ServicePlugin,},InitFn: func(ic *plugin.InitContext) (interface{}, error) {// plugins.ServicePlugin:io.containerd.service.v1// services.ContainersService:containers-servicei, err := ic.GetByID(plugins.ServicePlugin, services.ContainersService)if err != nil {return nil, err}return &service{local: i.(api.ContainersClient)}, nil},})
}

local 对象是 containerd 的 io.containerd.service.v1.containers-service 插件的实例。查看该实例的 Create 方法。

// containerd/plugins/services/containers/local.go
func (l *local) Create(ctx context.Context, req *api.CreateContainerRequest, _ ...grpc.CallOption) (*api.CreateContainerResponse, error) {var resp api.CreateContainerResponseif err := l.withStoreUpdate(ctx, func(ctx context.Context) error {container := containerFromProto(req.Container)created, err := l.Store.Create(ctx, container)if err != nil {return err}resp.Container = containerToProto(&created)return nil}); err != nil {return &resp, errdefs.ToGRPC(err)}...return &resp, nil
}

local.Create 调用 local.withStoreUpdate 方法创建 container。

// containerd/plugins/services/containers/local.go
func (l *local) withStoreUpdate(ctx context.Context, fn func(ctx context.Context) error) error {return l.db.Update(l.withStore(ctx, fn))
}

local.withStoreUpdate 调用 db 对象的 Update 方法创建 container。

// containerd/plugins/services/containers/local.go
func init() {registry.Register(&plugin.Registration{...InitFn: func(ic *plugin.InitContext) (interface{}, error) {m, err := ic.GetSingle(plugins.MetadataPlugin)if err != nil {return nil, err}ep, err := ic.GetSingle(plugins.EventPlugin)if err != nil {return nil, err}db := m.(*metadata.DB)return &local{Store:     metadata.NewContainerStore(db),db:        db,publisher: ep.(events.Publisher),}, nil},})
}

db 对象是 io.containerd.metadata.v1 插件的实例,该插件通过 boltDB 提供 metadata 存储服务。

metadata 插件实际调用的是匿名函数 fn 的内容,在 fn 中通过 l.Store.Create(ctx, container) 将 container 的 metadata 信息注册到 boltDB 数据库中。

创建 container 的过程实际是将 container 信息注册到 boltDB 的过程。

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