RunC 轻量级容器运行工具简介

超、凢脫俗 2021-09-07 06:01 816阅读 0赞

# RunC 是什么？ #

RunC 是一个轻量级的工具，它是用来运行容器的，只用来做这一件事，并且这一件事要做好。我们可以认为它就是个命令行小工具，可以不用通过 docker 引擎，直接运行容器。事实上，runC 是标准化的产物，它根据 OCI 标准来创建和运行容器。而 [OCI(Open Container Initiative)][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。

# 安装 runC #

RunC 是用 golang 创建的项目，因此编译它之前需要在本地安装 golang 的开发环境。Golang 的安装请参考《[Golang 入门 : 打造开发环境][Golang _ _]》一文，这里不再赘述。

**安装 libseccomp-dev**

RunC 默认的编译配置是支持 seccomp 的，所以我们需要先安装 libseccomp-dev：

$ sudo apt install libseccomp-dev

seccomp 的全称为 secure computing mode，即安全计算模型，这是 Linux 内核提供的功能。我们可以通过它来限制容器中进程的行为。关于 seccomp 的更多内容，请参考 [Seccomp security profiles for Docker][]。

**获取 runC 的代码**

先创建 $GOPATH/src/github.com 目录：

$ mkdir -p $HOME/go/src/github.com

通过 go get 命令就可以从 github 上下载到 runC 的代码，但是要保证事先安装了 git：

$ go get github.com/opencontainers/runc

然后进入 $HOME/go/src/github.com/opencontainers/runc 目录，并 checkout 最新的稳定状态的代码 tag v1.0.0-rc5：

$ cd $HOME/go/src/github.com/opencontainers/runc
    $ git checkout v1.0.0-rc5

查看代码当前的状态：

$ git status

![86aab8692fa57adb154c12162e002c42.png][]

v1.0.0-rc5 是当前最新的版本。

**编译并安装**

$ make
    $ sudo make install

![975c0ee280bcb1c3593a182c54668a90.png][]

如上图所示，runC 被安装在了 /usr/local/sbin/runc 目录。  
可以通过 -v 选项查看一下版本号：

$ runc -v

![142b24c6295b1e890655fa7a3b342faf.png][]

至此，runC 就算是安装成功了。

# 准备 OCI bundle #

RunC 是运行容器的运行时，它负责利用符合标准的文件等资源运行容器，但是它不包含 docker 那样的镜像管理功能。所以要用 runC 运行容器，我们先得准备好容器的文件系统。所谓的 OCI bundle 就是指容器的文件系统和一个 config.json 文件。有了容器的文件系统后我们可以通过 runc spec 命令来生成 config.json 文件。使用 docker 可轻松的生成容器的文件系统，因为 runC 本来就是 docker 贡献给社区的嘛！  
下面我们准备一个运行 busybox 容器所需的文件系统：

$ docker pull busybox
    $ mkdir -p /tmp/mycontainer/rootfs
    $ cd /tmp/mycontainer
    $ docker export $(docker create busybox) | tar -C rootfs -xvf -

现在 rootfs 目录下就是 busybox 镜像的文件系统，然后生成 config.json 文件：

$ runc spec

![939f7791a534213dfa481a71c0cde815.png][]

如果直接使用生成的 config.json，接下来的演示不会太流畅，所以简单起见，我们稍微修改一下刚刚生成的 config.json 文件。就是把 "terminal": true 改为 false，把 "args": \["sh"\] 改为 "args": \["sleep", "30"\]：

![1219ffc9a7e8ef9df455f4d7a1f7ee25.png][]

# 理解容器状态转移 #

在运行 busybox 容器前让我们先来看看 OCI 都定义了哪几种容器状态，以及这些状态是如何转移的。先看容器的状态：

*  creating：使用 create 命令创建容器，这个过程称为创建中。
 *  created：容器已经创建出来，但是还没有运行，表示镜像文件和配置没有错误，容器能够在当前平台上运行。
 *  running：容器里面的进程处于运行状态，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。
 *  paused：暂停容器中的所有进程，可以使用 resume 命令恢复这些进程的执行。

下图则是对容器不同状态间转移的一个粗略描述：

![2390bf93ed945eafa9e21ee6320e916d.png][]

# RunC 命令 #

要想了解 runC 都能干什么，最好是通过它提供的命令来操作容器。下面是笔者整理的 runC 命令的主要使用场景。

**查看帮助**

$ runc -h

**查看子命令的帮助**

$ runc help subcommand

**使用 create 命令创建容器**  
进入到 /tmp/mycontainer 目录中：

$ cd /tmp/mycontainer

然后创建名为 mybusybox 的容器：

$ sudo runc create mybusybox

**使用 list 命令查看当前存在的容器**

$ sudo runc list

![266519d5bbc5f15564b729dfe43cc2fe.png][]

**使用 state 命令查看容器的状态**

$ sudo runc state mybusybox

![b24fbad0a0e8c6fa2c907fea54f8b4c7.png][]

注意图中的 "status": "created"，当通过 create 成功创建了容器后，容器的状态就是 "created"。

**使用 ps 命令看看容器内运行的进程**

$ sudo runc ps mybusybox

![eab7f6047097e01a1c71c722346dad26.png][]

此时 mybusybox 容器内有一个名为 init 的进程在运行。

**使用 start 命令执行容器中定义的任务**

$ sudo runc start

使用 start 命令启动容器后，让我们再用 ps 命令看看容器内运行了什么进程：

![b7071a02123d3d725027f9cd5ce8c687.png][]

此时我们在 config.json 中定义的 sleep 进程在运行。再用 state 命令看看容器此时的状态，此时已经变成了 running！

**使用 exec 命令在容器中执行命令**  
通过 exec 命令我们可以在处于 created 状态和 running 状态的容器中执行命令：

$ sudo runc exec mybusybox ls

![8930c431278518e518c78c2352bbee2b.png][]

当容器中的用户任务结束后，容器会变成 stopped 状态，这时就不能再通过 exec 执行其它的命令了。

**使用 delete 命令删除容器**  
我们可以通过 delete 命令删除容器，当然，一般情况下是删除 stopped 状态的容器：

$ sudo runc delete mybusybox

**使用 run 命令创建并运行容器**  
就像 docker run 命令一样，它会创建容器并运行容器中的命令：

$ sudo runc run mybusybox

当容器中的命令退出后容器随即被删除。

**使用 kill 命令停止容器中的任务**  
如果要停止一个容器中正在运行的任务，可以使用 kill 命令：

$ sudo runc kill mybusybox

默认它会优雅的结束容器中的进程，但是碰到特殊情况，你就得使用终极信号 9：

$ sudo runc kill mybusybox 9

**使用 pause 命令暂停容器中的所有进程**  
我们先启动容器 mybusybox，然后用 pause 命令暂停它：

$ sudo runc pause mybusybox

![d68fa0d10adc582428c35a69a4e26941.png][]

执行 pause 命令后，容器的状态由 running 变成了 paused。然后我们再通过 resume 命令恢复容器中进程的执行：

$ sudo runc resume mybusybox

![7b5d3a27dd1a16a7e2c4a5aafe2d4814.png][]

此时容器的状态又恢复到了 running。

**使用 events 命令获取容器的资源使用情况**  
events 命令能够向我们报告容器事件及其资源占用的统计信息：

$ sudo runc events mybusybox

![dec2dd2014ace13ff812af593593ba31.png][]

# rootless containers #

前面我们运行的所有命令都是以 root 权限执行的。能不能以普通用户的权限运行容器呢？答案是可以的，并被称为 rootless。要想以 rootless 的方式运行容器，需要我们在生成容器的配置文件时就为 spec 命令指定 rootless 参数：

$ runc spec --rootless

并且在运行容器时通过 --root 参数指定一个存放容器状态的路径：

$ runc --root /tmp/runc run mybusybox

# 容器的热迁移操作 #

RunC 支持容器的热迁移操作，所谓热迁移就是将一个容器进行 checkpoint 操作，并获得一系列文件，使用这一系列文件可以在本机或者其他主机上进行容器的 restore 工作。这也是 checkpoint  和 restore 两个命令存在的原因。热迁移属于比较复杂的操作，目前 runC 使用了 CRIU 作为热迁移的工具。RunC 主要是调用 CRIU（Checkpoint and Restore in Userspace）来完成热迁移操作。CIRU 负责冻结进程，并将作为一系列文件存储在硬盘上。并负责使用这些文件还原这个被冻结的进程。

# 总结 #

RunC 作为标准化容器运行时的一个实现目前已经被 docker 内置为默认的容器运行时。相信随着 runC 自身的成熟和完善会有越来越多的大厂把 runC 作为默认的容器运行时。

[OCI_Open Container Initiative]: https://www.opencontainers.org/
[Golang _ _]: https://www.cnblogs.com/sparkdev/p/10634479.html
[Seccomp security profiles for Docker]: https://docs.docker.com/engine/security/seccomp/
[86aab8692fa57adb154c12162e002c42.png]: /images/20210728/8e617017ff8c43ca984488e8a3c6bc07.png
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