一句話總結Docker與K8S的關系
一句話總結:Docker只是容器的一種,它面向的是單體,K8S可以管理多種容器,它面向的是集群,Docker可以作為一種容器方案被K8S管理。下文繼續具體介紹。
1、容器的核心概念
介紹這幾個核心概念:OCI、CR、Runc、Containerd、CRI。
1.1、容器運行規范
容器運行規范OCI(Open Container Initiative)即開放的容器運行時規范,定義了鏡像和容器運行時的規范。
容器鏡像規范:該規范的目標是創建可互操作的工具,用于構建、傳輸和準備運行的容器鏡像。
容器運行時規范:該規范用于定義容器的配置、執行環境和生命周期。
1.2、容器運行時
容器運行時(Container Runtime)負責以下工作:拉取鏡像、提取鏡像到文件系統、為容器準備掛載點、從容器鏡像中設置元數據以確保容器按預期運行、提醒內核為該容器分配某種隔離、提醒內核為該容器分配資源限制、調用系統指令啟動容器等。
容器運行時的有如下方案:Containerd、CRI-O 、Kata、Virtlet等等。
1.3、RunC
RunC (Run Container)是從 Docker 的 libcontainer 中遷移而來的,實現了容器啟停、資源隔離等功能。Docker將RunC捐贈給 OCI 作為OCI 容器運行時標準的參考實現。
RunC是一個基于OCI標準實現的一個輕量級容器運行工具,用來創建和運行容器。純從系統角度,Runc才是底層的容器運行時 。
1.4、Containerd
Containerd是用來維持通過RunC創建的容器的運行狀態。即RunC用來創建和運行容器,containerd作為常駐進程用來管理容器。containerd(container daemon)是一個daemon進程用來管理和運行容器,可以用來拉取/推送鏡像和管理容器的存儲和網絡。其中可以調用runc來創建和運行容器。
很早之前的 Docker Engine 中就有了 Containerd,只不過現在是將 Containerd 從 Docker Engine 里分離出來,作為一個獨立的開源項目,目標是提供一個更加開放、穩定的容器運行基礎設施。分離出來的Containerd 將具有更多的功能,涵蓋整個容器運行時管理的所有需求,提供更強大的支持。
Containerd 是一個工業級標準的容器運行時,它強調簡單性、健壯性和可移植性,Containerd 可以負責干下面這些事情:
- 管理容器的生命周期(從創建容器到銷毀容器)
- 拉取/推送容器鏡像
- 存儲管理(管理鏡像及容器數據的存儲)
- 調用 runc 運行容器(與 runc 等容器運行時交互)
- 管理容器網絡接口及網絡
K8S自v1.24 起,已經刪除了Dockershim ,使用Containerd作為容器運行時。選擇 Containerd原因是,它的調用鏈更短,組件更少,更穩定,占用節點資源更少。
1.5、Docker、Containerd、RunC的關系
三者關系,見下圖:
1.6、CRI
容器運行時是 Kubernetes(K8S) 最重要的組件之一,負責管理鏡像和容器的生命周期。Kubelet 通過 Container Runtime Interface (CRI) 與容器運行時交互,以管理鏡像和容器。
CRI即容器運行時接口,主要用來定義K8S與容器運行時的API調用,kubelet通過CRI來調用容器運行時,只要實現了CRI接口的容器運行時就可以對接到K8S的kubelet組件。
2、Docker和K8S的關系
Docker和K8S本質上都是創建容器的工具,Docker作用與單機,K8S作用與集群。
在單機的容器解決方案,首選Docker。隨著時代的發展,對系統的性能有了更高的要求,高可用、高并發都是基本要求。隨著要求變高的的同時,單機顯然性能就跟不上了,服務器集群管理就是發展趨勢,所以 Kubernetes 為代表的云原生技術強勢發展。
2.1、容器創建調用鏈路
Docker、Kubernetes、OCI、CRI-O、containerd、runc,他們是如何一起協作的呢,見下圖。
上圖所示為容器的調用鏈路。如圖我們看到的,只要是實現了CRI的容器運行時就能夠被K8S采用。Containerd是通過CRI Plugin 來適配CRI的,而CRI-O則是為CRI量生打造。
我們還可以看到包括了Docker和K8S兩條主線,其中Docker主要是在面向單體應用,K8S是用于集群。
2.2、關系
從上面的容器調用鏈路可以看到,對于Containerd 和 CRI-O我們非常清楚他們是干嘛的,但是對于Docker和K8S間的聯系我們還需要再來理一下。
如圖為K8S與Docker之間的聯系(包含K8S1.23版本在內以及之前的版本),從K8S-1.24版本開始將移除docker-shim模塊。下面繼續看看他們之間的小故事。
3、Dockershim的小故事
3.1、dockershim的由來
自 K8S - v1.24 起,Dockershim 已被刪除,這對K8S項目來說是一個積極的舉措。
在 K8S 的早期,只支持一個容器運行時,那個容器運行時就是 Docker Engine。 那時并沒有其他的選擇。
隨著時間推移,我們開始添加更多的容器運行時,比如 rkt 和 hypernetes,很明顯 K8S 用戶希望選擇最適合他們的運行時。因此,K8S 需要一種方法來允許K8S集群靈活地使用任何容器運行時。
于是有了容器運行時接口 (CRI) 的發布,CRI 的引入對K8S項目和K8S用戶來說都很棒,但它引入了一個問題:Docker Engine 作為容器運行時的使用早于 CRI,所以Docker Engine 不兼容 CRI。
為了解決這個問題,在 kubelet 組件中引入了一個小型軟件 shim (dockershim),專門用于填補 Docker Engine 和 CRI 之間的空白, 允許集群繼續使用 Docker Engine 作為容器運行時。
3.2、dockershim的宿命
然而,這個小軟件 shim 從來沒有打算成為一個永久的解決方案。 多年來,它的存在給 kubelet 本身帶來了許多不必要的復雜性。由于這個 shim,Docker 的一些集成實現不一致,導致維護人員的負擔增加。
總之,這樣的方式不但帶來了更高的復雜度,而且由于部件的增加也增加了不穩定的因素,同時還增加了維護負擔,所以棄用dockershim是遲早的事。
總結:dockershim 一直都是 K8S 社區為了能讓 Docker 成為其支持的容器運行時,所維護的一個兼容程序。 現在所謂的廢棄,也僅僅是 K8S 要放棄對現在代碼倉庫中的 dockershim 的維護支持。以便K8S可以像剛開始時計劃的那樣,僅負責維護其 CRI ,任何兼容 CRI 的容器運行時,都可以作為 K8S 的 runtime。
3.3、流轉圖:
總結:本文講了容器的核心概念、Docker和K8S的關系、Dockershim的小故事,希望對你有幫助!