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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。
本文将继续介绍 containerd 是如何创建容器 container 的。
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。
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 plugins
containers, c, container manage containers
images, image, i manage images
run run a container
snapshots, snapshot manage snapshots
tasks, t, task manage tasks
install install a new package
oci OCI tools
shim 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。
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。
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:
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 client client, ctx, cancel, err := commands.NewClient(context) if err != nil { return err } defer cancel() // step2: 创建 container container, 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 task task, 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 task if 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。
// 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 container r, err := c.ContainerService().Create(ctx, container) if err != nil { return nil, err } return containerFromRecord(c, r), nil }
// 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-service i, 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.CreateContainerResponse if 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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