K8s容器开放接口规范文档（CRI OCI CNI）-gongstring(野渔)的博客-技术人有正能量

## CRI - Container Runtime Interface（容器运行时接口）

### 接口定义
```
// Runtime service defines the public APIs for remote container runtimes
service RuntimeService {
    // Version returns the runtime name, runtime version, and runtime API version.
    rpc Version(VersionRequest) returns (VersionResponse) {}

// RunPodSandbox creates and starts a pod-level sandbox. Runtimes must ensure
    // the sandbox is in the ready state on success.
    rpc RunPodSandbox(RunPodSandboxRequest) returns (RunPodSandboxResponse) {}
    // StopPodSandbox stops any running process that is part of the sandbox and
    // reclaims network resources (e.g., IP addresses) allocated to the sandbox.
    // If there are any running containers in the sandbox, they must be forcibly
    // terminated.
    // This call is idempotent, and must not return an error if all relevant
    // resources have already been reclaimed. kubelet will call StopPodSandbox
    // at least once before calling RemovePodSandbox. It will also attempt to
    // reclaim resources eagerly, as soon as a sandbox is not needed. Hence,
    // multiple StopPodSandbox calls are expected.
    rpc StopPodSandbox(StopPodSandboxRequest) returns (StopPodSandboxResponse) {}
    // RemovePodSandbox removes the sandbox. If there are any running containers
    // in the sandbox, they must be forcibly terminated and removed.
    // This call is idempotent, and must not return an error if the sandbox has
    // already been removed.
    rpc RemovePodSandbox(RemovePodSandboxRequest) returns (RemovePodSandboxResponse) {}
    // PodSandboxStatus returns the status of the PodSandbox. If the PodSandbox is not
    // present, returns an error.
    rpc PodSandboxStatus(PodSandboxStatusRequest) returns (PodSandboxStatusResponse) {}
    // ListPodSandbox returns a list of PodSandboxes.
    rpc ListPodSandbox(ListPodSandboxRequest) returns (ListPodSandboxResponse) {}

// CreateContainer creates a new container in specified PodSandbox
    rpc CreateContainer(CreateContainerRequest) returns (CreateContainerResponse) {}
    // StartContainer starts the container.
    rpc StartContainer(StartContainerRequest) returns (StartContainerResponse) {}
    // StopContainer stops a running container with a grace period (i.e., timeout).
    // This call is idempotent, and must not return an error if the container has
    // already been stopped.
    // TODO: what must the runtime do after the grace period is reached?
    rpc StopContainer(StopContainerRequest) returns (StopContainerResponse) {}
    // RemoveContainer removes the container. If the container is running, the
    // container must be forcibly removed.
    // This call is idempotent, and must not return an error if the container has
    // already been removed.
    rpc RemoveContainer(RemoveContainerRequest) returns (RemoveContainerResponse) {}
    // ListContainers lists all containers by filters.
    rpc ListContainers(ListContainersRequest) returns (ListContainersResponse) {}
    // ContainerStatus returns status of the container. If the container is not
    // present, returns an error.
    rpc ContainerStatus(ContainerStatusRequest) returns (ContainerStatusResponse) {}
    // UpdateContainerResources updates ContainerConfig of the container.
    rpc UpdateContainerResources(UpdateContainerResourcesRequest) returns (UpdateContainerResourcesResponse) {}

// ExecSync runs a command in a container synchronously.
    rpc ExecSync(ExecSyncRequest) returns (ExecSyncResponse) {}
    // Exec prepares a streaming endpoint to execute a command in the container.
    rpc Exec(ExecRequest) returns (ExecResponse) {}
    // Attach prepares a streaming endpoint to attach to a running container.
    rpc Attach(AttachRequest) returns (AttachResponse) {}
    // PortForward prepares a streaming endpoint to forward ports from a PodSandbox.
    rpc PortForward(PortForwardRequest) returns (PortForwardResponse) {}

// ContainerStats returns stats of the container. If the container does not
    // exist, the call returns an error.
    rpc ContainerStats(ContainerStatsRequest) returns (ContainerStatsResponse) {}
    // ListContainerStats returns stats of all running containers.
    rpc ListContainerStats(ListContainerStatsRequest) returns (ListContainerStatsResponse) {}

// UpdateRuntimeConfig updates the runtime configuration based on the given request.
    rpc UpdateRuntimeConfig(UpdateRuntimeConfigRequest) returns (UpdateRuntimeConfigResponse) {}

// Status returns the status of the runtime.
    rpc Status(StatusRequest) returns (StatusResponse) {}
}

// ImageService defines the public APIs for managing images.
service ImageService {
    // ListImages lists existing images.
    rpc ListImages(ListImagesRequest) returns (ListImagesResponse) {}
    // ImageStatus returns the status of the image. If the image is not
    // present, returns a response with ImageStatusResponse.Image set to
    // nil.
    rpc ImageStatus(ImageStatusRequest) returns (ImageStatusResponse) {}
    // PullImage pulls an image with authentication config.
    rpc PullImage(PullImageRequest) returns (PullImageResponse) {}
    // RemoveImage removes the image.
    // This call is idempotent, and must not return an error if the image has
    // already been removed.
    rpc RemoveImage(RemoveImageRequest) returns (RemoveImageResponse) {}
    // ImageFSInfo returns information of the filesystem that is used to store images.
    rpc ImageFsInfo(ImageFsInfoRequest) returns (ImageFsInfoResponse) {}
}
```
这其中包含了两个gRPC服务：

* RuntimeService：容器和Sandbox运行时管理
* ImageService：提供了从镜像仓库拉取、查看、和移除镜像的RPC。

## CNI - Container Network Interface(容器网络接口)

CNI(Container Network Interface) 是 google 和 CoreOS 主导制定的容器网络标准，它本身并不是实现或者代码，可以理解成一个协议。这个标准是在 rkt 网络提议的基础上发展起来的，综合考虑了灵活性、扩展性、ip 分配、多网卡等因素.

这个协议连接了两个组件：容器管理系统和网络插件。它们之间通过 JSON 格式的文件进行通信，实现容器的网络功能。具体的事情都是插件来实现的，包括：创建容器网络空间（network namespace）、把网络接口（interface）放到对应的网络空间、给网络接口分配 IP 等。

![](/img/1620720112327_8s52l.webp)

### 接口定义

```
type CNI interface {
    AddNetworkList(net *NetworkConfigList, rt *RuntimeConf) (types.Result, error)
    DelNetworkList(net *NetworkConfigList, rt *RuntimeConf) error

AddNetwork(net *NetworkConfig, rt *RuntimeConf) (types.Result, error)
    DelNetwork(net *NetworkConfig, rt *RuntimeConf) error
}
```
该接口只有四个方法，添加网络、删除网络、添加网络列表、删除网络列表。

设计考量
CNI设计的时候考虑了以下问题：

容器运行时必须在调用任何插件之前为容器创建一个新的网络命名空间。
运行时必须确定这个容器应属于哪个网络，并为每个网络确定哪些插件必须被执行。

网络配置采用JSON格式，可以很容易地存储在文件中。网络配置包括必填字段，如name和type以及插件（类型）。网络配置允许字段在调用之间改变值。为此，有一个可选的字段args，必须包含不同的信息。

容器运行时必须按顺序为每个网络执行相应的插件，将容器添加到每个网络中。
在完成容器生命周期后，运行时必须以相反的顺序执行插件（相对于执行添加容器的顺序）以将容器与网络断开连接。

容器运行时不能为同一容器调用并行操作，但可以为不同的容器调用并行操作。
容器运行时必须为容器订阅ADD和DEL操作，这样ADD后面总是跟着相应的DEL。 DEL可能跟着额外的DEL，但是，插件应该允许处理多个DEL（即插件DEL应该是幂等的）。

容器必须由ContainerID唯一标识。存储状态的插件应该使用（网络名称，容器ID）的主键来完成。

运行时不能调用同一个网络名称或容器ID执行两次ADD（没有相应的DEL）。换句话说，给定的容器ID必须只能添加到特定的网络一次。

### CNI插件
CNI插件必须实现一个可执行文件，这个文件可以被容器管理系统（例如rkt或Kubernetes）调用。

CNI插件负责将网络接口插入容器网络命名空间（例如，veth对的一端），并在主机上进行任何必要的改变（例如将veth的另一端连接到网桥）。然后将IP分配给接口，并通过调用适当的IPAM插件来设置与“IP地址管理”部分一致的路由。

CNI插件必须实现容器网络添加，容器网络删除，IP分配等功能

### 可用插件
Main：接口创建
* bridge：创建网桥，并添加主机和容器到该网桥
* ipvlan：在容器中添加一个ipvlan接口
* loopback：创建一个回环接口
* macvlan：创建一个新的MAC地址，将所有的流量转发到容器
* ptp：创建veth对
* vlan：分配一个vlan设备
IPAM：IP地址分配
* dhcp：在主机上运行守护程序，代表容器发出DHCP请求
* host-local：维护分配IP的本地数据库
Meta：其它插件
* flannel：根据flannel的配置文件创建接口
* tuning：调整现有接口的sysctl参数
* portmap：一个基于iptables的portmapping插件。将端口从主机的地址空间映射到容器。

## OCI - Open Container Initiative

Linux基金会于2015年6月成立OCI（Open Container Initiative）组织，旨在围绕容器格式和运行时制定一个开放的工业化标准，目前主要有两个标准文档：容器运行时标准 （runtime spec）和 容器镜像标准（image spec）

制定容器格式标准的宗旨概括来说就是不受上层结构的绑定，如特定的客户端、编排栈等，同时也不受特定的供应商或项目的绑定，即不限于某种特定操作系统、硬件、CPU架构、公有云等。

![](/img/1620720372158_3fv1c.webp)

这两个协议通过 OCI runtime filesytem bundle 的标准格式连接在一起，OCI 镜像可以通过工具转换成 bundle，然后 OCI 容器引擎能够识别这个 bundle 来运行容器。

来源：简书
参考链接：https://www.jianshu.com/p/62e71584d1cb
作者：ywhu
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