0. 前言
Kubernetes:kubelet 源码分析之 pod 创建流程 介绍了 kubelet 创建 pod 的流程，containerd 源码分析：kubelet 和 containerd 交互
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。
1. 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 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。
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：
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。
1.2.1 创建 container
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 container
r, err := c.ContainerService().Create(ctx, container)
if err != nil {
return nil, err
}
return containerFromRecord(c, r), nil
}
重点在 Client.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-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。