Docker Runc容器生命周期

容器的生命周期涉及到內(nèi)部的程序實現(xiàn)和面向用戶的命令行界面，runc內(nèi)部容器狀態(tài)轉換操作、runc命令的參數(shù)定義的操作、docker client定義的容器操作是不同的，比如對于docker client的create來說，

語義和runc就完全不同，這一篇文章分析runc的容器生命周期的抽象、內(nèi)部實現(xiàn)以及狀態(tài)轉換圖。理解了runc的容器狀態(tài)轉換再對比理解docker client提供的容器操作命令的語義會更容易些。

容器生命周期相關接口

• 最基本的required的接口
  
  • Start: 初始化容器環(huán)境并啟動一個init進程，或者加入已有容器的namespace并啟動一個setns進程；執(zhí)行postStart hook; 阻塞在init管道的寫端，用戶發(fā)信號替換執(zhí)行真正的命令
  • Exec: 讀init管道，通知init進程或者setns進程繼續(xù)往下執(zhí)行
  • Run: Start + Exec的組合
  • Signal: 向容器內(nèi)init進程發(fā)信號
  • Destroy: 殺掉cgroups中的進程，刪除cgroups對應的path，運行postStop的hook
  • 其他
    
    • Set: 更新容器的配置信息，比如修改cgroups resize等
    • Config: 獲取容器的配置信息
    • State: 獲取容器的狀態(tài)信息
    • Status: 獲取容器的當前運行狀態(tài): created、running、pausing、paused、stopped
    • Processes: 返回容器內(nèi)所有進程的列表
    • Stats: 容器內(nèi)的cgroups統(tǒng)計信息
  • 對于linux容器定義并實現(xiàn)了特有的功能接口
    
    • Pause: free容器中的所有進程
    • Resume: thaw容器內(nèi)的所有進程
    • Checkpoint: criu checkpoint
    • Restore: criu restore

接口在內(nèi)部的實現(xiàn)

• 對于Start/Run/Exec的接口是作為不同os環(huán)境下的標準接口對開發(fā)者暴露，接口在內(nèi)部的實現(xiàn)有很多重復的部分可以統(tǒng)一，因此內(nèi)部的接口實際上更簡潔，這里以linux容器為例說明
  
  • 對于Start/Run/Exec在內(nèi)部實現(xiàn)實際上只用到下面兩個函數(shù)，通過傳入flag(容器是否處于stopped狀態(tài))區(qū)分是創(chuàng)建容器的init進程還是創(chuàng)建進程的init進程
    
    • start: 創(chuàng)建init進程，如果status == stopped，則創(chuàng)建并執(zhí)行newInitProcess，否則創(chuàng)建并執(zhí)行newSetnsProcess，等待用戶發(fā)送執(zhí)行信號(等在管道寫端上)，用用戶的命令替換掉
    • exec: 讀管道，發(fā)送執(zhí)行信號
  • Start直接使用start
  • Run實際先使用start(doInit = true)，然后exec
  • Exec實際先使用start(doInit = false), 然后exec

對用戶暴露的命令行參數(shù)與容器接口的對應關系，以linux容器為例

• create -> Start(doInit = true)
• start -> Exec
• run -> Run(doInit = true)
• exec -> Run(doInit = false)
• kill -> Signal
• delete -> Signal and Destroy
• update -> Set
• state -> State
• events -> Stats
• ps -> Processes
• list
• linux specific
  
  • pause -> Pause
  • resume -> Resume
  • checkpoint -> Checkpoint
  • restore -> Restore

runc命令行的動作序列對容器狀態(tài)機的影響

• 對于一個容器的生命周期來說，穩(wěn)定狀態(tài)有4個: stopped、created、running、paused
• 注意下面狀態(tài)轉換圖中的動作是runc命令行參數(shù)動作，不是容器的接口動作，這里沒考慮checkpoint相關的restore狀態(tài)

   delete
   |------|  /-------------------------------------------------------------|
   |   | /                  |----- start ---|     |
   |   V /                   |        |     |
  |---------| ----------- create ----------> |---------|<---------/     |
  | stopped |                | created |------------|    |
  |---------| <-------- delete(with kill)--- |---------|      |    |
   ^  ^                      |       |    |
   |  |                      |       |   run
   |  |--------------- delete(-f with kill) ---| exec      |    |
 delete(-f with kill)               |  |       |    |
   |                      |  |       |    |
   |           resume        |  V       |    |
  |---------| -----------------------------> |----------|      |    |
  | paused |                | running |<----------|-------|
  |---------| <---------------------------- |----------|      |
    ^           pause       ^    |      |
    |                    |    |      |
    |                    |--exec--|      |
    |                               |
    |--------------------------- pause ---------------------------|

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