一、容器引擎和运行时机制原理剖析
容器引擎和运行时原理1：CRI接口
CRI接口: kubelet调用容器运行时的grpc接口
dockershim：kubernetes对接d
CRI-containerd： 通过containerd中的CRI插件实现了CRI接口，让containerd可直接对接containerd启动容器，无需调用docker api。当前使用最广泛的CRI接口接口实现。
CRI-O：专注于在kubernetes运行容器的轻量级CRI接口实现(不关注开发态)。
CRI接口主要包括RuntimeService和ImageService，RuntimeService主要负责容器运行时的一些接口， 包括负责容器的生命周期管理，包括容器创建，启动、停止、日志和性能采集等接口；ImageService负责容器镜像的管理，包括显示镜像、拉取镜像、删除镜像等接口。
容器引擎和运行时原理2：OCI runtime spec
OCI组织: 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）
Runtime spec：容器运行时标准，定义了容器状态和配置文件格式，容器生命周期管理命令格式和参数等。
runc： docker捐献给OCI社区的一个runtime spec的参考实现，docker容器也是基于runc创建的。
Kata-runtime：一种基于虚拟化的安全隔离的OCI runtime spec的实现。
gVisor： 一种基于系统调用拦截技术的轻量级安全容器实现。
config.json：定义容器运行所需要的所有信息，包括rootfs、mounts、进程、cgroups、namespaces、caps等。
命令：容器生命周期管理命令、包括创建、启动、停止、删除等。
容器引擎和运行时原理3：runtime v2
目的：让运行时更方便维护容器状态和生命周期，减少安全容器实现中，节点的进程数和资源调用。
shimv2: 新的容器运行时接口，基于ttrpc通信。
容器引擎和运行时原理4：RuntimeClass
RuntimeClass: kubernetes中的对象类型，定义了在集群中的某种运行时，并且可以通过overhead和nodeSelector定制某种运行时的资源和调度行为。
Runtime Plugin： containerd中的runtime插件配置，定义了runtime名称、二进制路径、传递的annotation、特权容器模式等等。
runtimeClassName：pod的中的字段，通过该字段决定用那种运行时启动容器。
二、业界主流容器运行时技术架构剖析
业界主流容器运行时1：runc
Runc其实是最初Docker容器的实现，实际上它的容器就是一个进程，利用了Linux内核的特性对进程进行了许多限制，让进程看起来似乎运行在独立的环境中，主要有以下3种特性来对进程进行限制：
- Namespace:&
版权声明：本文遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，若要转载请务必附上原文出处链接及本声明，谢谢合作！ nbsp;资源和信息的可见性隔离，通过namespace隔离，容器中的应用只能看到分配到该容器的资源、其他主机上的信息在容器中不可见。常用的namespace有PID（进程号）、MNT（挂载点）、NET（网络）、UTS（主机名）和IPC（跨进程通信）等 - Cgroups：资源使用量的隔离，通过cgroup、限制了容器使用的资源量，通过不同的子系统，限制不同的资源。包括CPU、内存、io带宽、大页、fd数等等
- Capability： 权限限制, 通过对进程的capability定义，限制容器中的进程调用某些系统调用，以达到容器进程无法逃逸到主机的目的， 比如容器中的进程是不具有以下capability的：SYS_ADMIN/MKNOD/SYS_RESOURCE/SYS_MODULES …
Runc在主机或容器运行时如下图：
业界主流容器运行时2：kata containers
kata containers是基于虚拟化来做的容器隔离，虚拟化隔离是指每个K8s pod都运行在一个独立的虚拟机中，提供虚拟化接口对接不同的虚拟化实现，包括qemu、cloud
主机资源访问：通过virtio、vfio等方式访问主机资源，如virtio-blk（块设备）、virtio-fs（文件）、virtio-net（网络）、vfio（物理设备）、vhost-user（用户态网络或存储）
如下为kata containers运行时主机或容器的情况：
业界主流容器运行时3：gVisor
gVisor是通过拦截进程的系统调用来实现比runc更强的隔离，比kata更轻量。其拦截系统调用的方式有两种，ptrace和kvm
优点：额外内存消耗小，容器启动速度快
缺点：系统调用慢，导致IO、网络等性能差，由于是模拟内核，有POSIX兼容性问题
如下为gVisor运行时主机或容器的效果：
三、华为云容器运行时技术架构剖析
华为云中的容器运行时：Enhanced Kata Containers
轻量化：hypervisor采用华为云自研的qemu-microvm， guest kernel采用裁剪EulerOS内核、主机shimv2采用rust语言重写。
丰富的硬件支持： GPU、nvlink、Ascend、IB、SDI
华为云基础设施融合：evs（块设备）、obs（对象存储）、sfs（文件存储）、vpc（华为云VPC网络）
产品形态：CCI（全托管的云容器实例）、CCE tu
华为云中启动容器后的情况：
四、容器运行时技术的发展方向
容器运行时技术的发展方向：更轻量、更安全
- 通过rust改写，减少host进程，进一步轻量化hypervisor等方式实现更加轻量级的安全容器
- 结合机密计算技术，实现更加安全的容器技术
附：容器运行技术原理相关参考链接
[1]https://kubernetes.io/docs/setup/production-environment/container-runtimes/
[2]https://kubernetes.io/docs/concepts/containers/runtime-class/
[3]https://github.com/opencontainers/runtime-spec/blob/master/spec.md
[4]https://github.com/containerd/containerd#cri
[5]https://cri-o.io/
[6]https://github.com/opencontainers/runc
[7]https://katacontainers.io/
[8]https://gvisor.dev/
[9]https://www.huaweicloud.com/product/c版权声明：本文遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，若要转载请务必附上原文出处链接及本声明，谢谢合作！ ce.html
[10]https://www.huaweicloud.com/product/cci.html