容器开放接口规范概述

　　云原生(CNCF)很火，容器开放接口规范 CRI CNI OCI

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

　　CRI中定义了容器和镜像的服务的接口，因为容器运行时与镜像的生命周期是彼此隔离的，因此需要定义两个服务，该接口使用Protocol Buffer(序列化)，基于gRPC

Container Runtime实现了CRI gRPC Server，包括RuntimeService和ImageService。该gRPC Server需要监听本地的Unix socket，而kubelet则作为gRPC Client运行

启用CRI

除非集成了rktnetes，否则CRI都是被默认启用了，kubernetes1.7版本开始旧的预集成的docker CRI已经被移除。

要想启用CRI只需要在kubelet的启动参数重传入此参数：--container-runtime-endpoint远程运行时服务的端点。当前Linux上支持unix socket，windows上支持tcp。例如：unix:///var/run/dockershim.sock(socket)、 tcp://localhost:373(tcp)，默认是unix:///var/run/dockershim.sock，即默认使用本地的docker作为容器运行时

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 等等

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。

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

image spec（容器标准包）

OCI 容器镜像主要包括几块内容：

文件系统：以 layer 保存的文件系统，每个 layer 保存了和上层之间变化的部分，layer 应该保存哪些文件，怎么表示增加、修改和删除的文件等
config 文件：保存了文件系统的层级信息（每个层级的 hash 值，以及历史信息），以及容器运行时需要的一些信息（比如环境变量、工作目录、命令参数、mount 列表），指定了镜像在某个特定平台和系统的配置。比较接近我们使用 docker inspect <image_id> 看到的内容
manifest 文件：镜像的 config 文件索引，有哪些 layer，额外的 annotation 信息，manifest 文件中保存了很多和当前平台有关的信息
index 文件：可选的文件，指向不同平台的 manifest 文件，这个文件能保证一个镜像可以跨平台使用，每个平台拥有不同的 manifest 文件，使用 index 作为索引

runtime spec（容器运行时和生命周期）

　　容器标准格式也要求容器把自身运行时的状态持久化到磁盘中，这样便于外部的其它工具对此信息使用和演绎。该运行时状态以JSON格式编码存储。推荐把运行时状态的JSON文件存储在临时文件系统中以便系统重启后会自动移除。基于Linux内核的操作系统，该信息应该统一地存储在/run/opencontainer/containers目录，该目录结构下以容器ID命名的文件夹（/run/opencontainer/containers/<containerID>/state.json）中存放容器的状态信息并实时更新。有了这样默认的容器状态信息存储位置以后，外部的应用程序就可以在系统上简便地找到所有运行着的容器了。

state.json文件中包含的具体信息需要有：

版本信息：存放OCI标准的具体版本号。
容器ID：通常是一个哈希值，也可以是一个易读的字符串。在state.json文件中加入容器ID是为了便于之前提到的运行时hooks只需载入state.json就- - 可以定位到容器，然后检测state.json，发现文件不见了就认为容器关停，再执行相应预定义的脚本操作。
PID：容器中运行的首个进程在宿主机上的进程号。
容器文件目录：存放容器rootfs及相应配置的目录。外部程序只需读取state.json就可以定位到宿主机上的容器文件目录。

容器创建：创建包括文件系统、namespaces、cgroups、用户权限在内的各项内容。
容器进程的启动：运行容器进程，进程的可执行文件定义在的config.json中，args项。
容器暂停：容器实际上作为进程可以被外部程序关停（kill），然后容器标准规范应该包含对容器暂停信号的捕获，并做相应资源回收的处理，避免孤儿进程的出现。

容器生命周期

init 状态：这个是我自己添加的状态，并不在标准中，表示没有容器存在的初始状态
creating：使用 create 命令创建容器，这个过程称为创建中。创建包括文件系统、namespaces、cgroups、用户权限在内的各项内容，
created：容器创建出来，但是还没有运行，表示镜像和配置没有错误，容器能够运行在当前平台。进程的可执行文件定义在的config.json中，args项
running：容器的运行状态，里面的进程处于 up 状态，正在执行用户设定的任务
stopped：容器运行完成，或者运行出错，或者 stop 命令之后，容器处于暂停状态。这个状态，容器还有很多信息保存在平台中，并没有完全被删除

CRI OCI区别

　　Open Container Initiative，也就是常说的OCI，是由多家公司共同成立的项目，并由linux基金会进行管理，致力于container runtime的标准的制定和runc的开发等工作。所谓container runtime，主要负责的是容器的生命周期的管理。oci的runtime spec标准中对于容器的状态描述，以及对于容器的创建、删除、查看等操作进行了定义。在k8s 1.5版本之后，kubernetes推出了自己的运行时接口api–CRI(container runtime interface)。cri接口的推出，隔离了各个容器引擎之间的差异，而通过统一的接口与各个容器引擎之间进行互动。与oci不同，cri与kubernetes的概念更加贴合，并紧密绑定。cri不仅定义了容器的生命周期的管理，还引入了k8s中pod的概念，并定义了管理pod的生命周期。在kubernetes中，pod是由一组进行了资源限制的，在隔离环境中的容器组成。而这个隔离环境，称之为PodSandbox。在cri开始之初，主要是支持docker和rkt两种。其中kubelet是通过cri接口，调用docker-shim，并进一步调用docker api实现的。后来，docker独立出来了containerd,kubernetes也顺应潮流，孵化了cri-containerd项目，用以将containerd接入到cri的标准中。为了进一步与oci进行兼容，kubernetes还孵化了cri-o，成为了架设在cri和oci之间的一座桥梁。

通过这种方式，可以方便更多符合oci标准的容器运行时，接入kubernetes进行集成使用。可以预见到，通过cri-o，kubernetes在使用的兼容性和广泛性上将会得到进一步加强。