https://dbwu.tech/posts/k8s/source_code/cri/
 

概述

为了保证 CRI 可以正常工作，Kubernetes 集群中的每个节点都需要有一个实现了 CRI 的具体容器运行时 (例如 containerd)，这样 kubelet 可以直接对 Pod 及其内部容器进行操作。
下面以 containerd 为例进行说明，containerd 是来自 Docker 的高级容器运行时，实现了 CRI 规范。
notion image
containerd 实现了 CRI

宏观接口模型

因为 Pod 是 Kubernetes 中应用运行的最小单位，此外容器运行时除了运行、重启、停止 Pod 操作外，还有容器对应的镜像拉取、删除等操作， 结合两者，我们可以给出一个粗糙的 CRI 模型示例图:
notion image
然后就可以直接将上述接口模型转化成伪代码 (Go 语言实现):
通过上面的伪代码，我们可以对 CRI 有一个基础的认识，下面我们一起看看 Kubernetes 中 CRI 的代码，学习一下成熟的方案和设计思路。

Kubernetes 中的 CRI

Kubernetes 中的 CRI 功能对应的源代码位于 Kubernetes 项目的 staging/src/k8s.io/cri-api 目录，本文以 Kubernetes v1.28 版本源代码进行分析。
CRI 定义和实现使用的是 gRPC 协议，在对应的 gRPC 定义文件中，可以看到两个 Service:
  1. RuntimeService: 定义了容器运行时的相关操作 API
  1. ImageService: 定义了容器镜像管理的相关操作 API
上面的 Service 对应的 Go 代码如下:

containerd

notion image
containerd, Docker 和 CRI 交互
这里以 containerd 为例，看看其内部关于 CRI 接口的具体代码结构，时间所限，这里只留下相关代码骨架截图，具体的源代码不再进行分析。
notion image
remote_image.go 实现了容器镜像相关操作
notion image
remote_runtime.go 实现了容器运行时相关操作

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gRPC 是一个高性能、开源和通用的 RPC 框架，由 Google 主导开发，基于 HTTP/2 协议传输，使用 Protocol Buffers（protobuf）作为接口描述语言。gRPC 旨在使客户端和服务器应用程序之间的通信更加简单和高效。以下是 gRPC 的一些关键特性和组成部分的详细解释：

核心特性：

  1. HTTP/2：gRPC 基于 HTTP/2 协议，这意味着它可以利用 HTTP/2 的一些先进特性，如头部压缩、多路复用（单个TCP连接上的多个请求）、服务器推送等。
  1. Protocol Buffers：gRPC 默认使用 Protocol Buffers，这是一种轻量级的、与语言无关的数据交换格式。protobuf 用于定义服务方法和消息格式，并且具有高效的编码和解码能力。
  1. 多种语言支持：gRPC 支持多种编程语言，包括 C/C++、Java、Python、Go、Ruby、C# 等，这使得不同语言编写的服务可以轻松地进行交互。
  1. 四种服务方法类型：
      • Unary RPCs：一种简单的一请求一响应模式。
      • Server streaming RPCs：客户端发送一个请求到服务器，然后获取一个流式的响应。
      • Client streaming RPCs：客户端发送一个流式的请求到服务器，然后获取一个响应。
      • Bidirectional streaming RPCs：两端都可以流式地发送请求和响应。

组件和概念：

  1. Service Definition：使用 protobuf 定义服务，指定可远程调用的方法以及它们的请求和响应类型。
  1. Server：实现了 protobuf 文件中定义的服务接口，并运行一个 gRPC 服务器来处理客户端调用。
  1. Client：可以是任何能够调用远程 gRPC 服务的客户端。客户端有一个存根（通常是自动生成的），提供与服务器相同的方法。
  1. Channel：gRPC 客户端用于连接到 gRPC 服务的通道。在 HTTP/2 的基础上，Channel 能够提供多路复用、流控制等功能。

工作流程：

  1. 定义服务和消息：首先使用 protobuf 定义服务接口和消息格式。
    1. 生成代码：使用 protobuf 编译器（protoc）生成客户端和服务器端代码。
    1. 实现服务：在服务器端实现 protobuf 文件中定义的服务接口。
    1. 启动服务器：运行 gRPC 服务器，监听客户端的调用。
    1. 创建客户端存根：客户端通过存根调用服务器端的方法。
    1. 调用服务：客户端使用存根向服务器发送请求，并接收响应。

    性能和效率：

    由于 gRPC 基于 HTTP/2 和 Protocol Buffers，它在传输效率和速度方面通常优于传统的 HTTP/JSON RESTful 接口。HTTP/2 提供的多路复用允许在单个连接上并行传输多个请求和响应，减少了延迟。而 Protocol Buffers 提供了一种更紧凑和高效的方式来序列化数据。

    使用场景：

    gRPC 适用于微服务架构、云服务和任何需要高效通信的分布式系统。它特别适合需要严格服务定义和跨语言服务交互的场景。

    总结：

    gRPC 是一个现代的、高效的 RPC 框架，它通过利用 HTTP/2 和 Protocol Buffers 的强大功能，提供了一种简单、跨语言的方式来设计和实现服务之间的交互。无论是在微服务架构中，还是在需要高性能通信的系统中，gRPC 都是一个非常有吸引力的选择。