kubernetes移除Docker？

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两周前，Kubernetes在其最新的Changelog中宣布1.20之后将要弃用dockershime，也就说Kubernetes将不再使用Docker做为其容器运行时。

Dockershim deprecation Docker as an underlying runtime is being deprecated. Docker-produced images will continue to work in your cluster with all runtimes, as they always have.

这一消息持续发酵，掀起了不小的波澜，毕竟Kubernetes+Docker的经典组合是被市场所认可的，大量企业都在使用。看上去这个“弃用”的决定有点无厘头，那么为什么Kubernetes会做出这样的决定？这样做的原因又是如何？又会带来那些影响呢？今天，咱们就来掰扯一下。


首先，看一下目前在Kubernetes上如何使用Docker运行时来创建一个容器，如下：

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  1. Kubelet 通过 CRI (Container Runtime Interface）接口调用 dockershim，来创建一个容器。从图上不难看出kubelet的这一步调用，是自己在调用自己，也确实如此，这是因为dockershim的代码目前是内嵌在 Kubelet中的，所以请求的发送和接收都是Kubelet；

  2. dockershim收到请求后，会转换成Docker API请求发给Docker Daemon去创建一个容器；

  3. DockerDaemon收到后，在将请求发送给containerd创建一个容器

  4. containerd收该请求后，会创建一个叫做containerd-shim的进程，对容器的操作统统交给containerd-shim去完成；

  5. containerd-shim再调用runC来实现容器的的启动

  6. runC完成容器的启动后便会退出，containerd-shim会成为容器的父进程


所以不难看出，一旦从kubelet中移除dockershim，上述流程中的第一步就会无法完成，创建容器的请求自然就无法发送到Docker daemo上，真可谓釜底抽薪，一招毙命。不过，这个流程确实繁琐，要在CRI，dockershim，docker daemo之间绕一下，聪明的你肯定会对此产生各种疑问，“为什么kubelet不直接去调用containerd呢？这个CRI又是什么呢？为什么kubelet不能直接发给Docker Dameon呢? 如果在Kubernetes上使用rkt又应该怎么做呢？”


有道是有人的地方就有江湖，有利益，有帮派，有明争暗斗。想当年kubelet想要创建容器直接跟Docker Daemon说一声就行，而那时containerd还没出生，Docker Daemon自己调一下libcontainer这个库就可以让容器跑起来。但随着容器市场的逐渐火热，每个厂家都想扎进来，“这大蛋糕可不能让Docker一家吃完啊，倒不是馋那一两口蛋糕，主要是考虑到胆固醇太高对Docker的身体不好，所以大家应该踊跃的为Docker分担一下”。Docker也知道众人拾柴火焰高的道理，这把大火能否将传统技术厂商的城池化为灰烬，成为吾之沃土，靠一个人是远远不够的，于是振臂高呼“我要健康，我要放火”，接着就联合各路的带头大哥，鼓捣出一个OCI标准，用来规范容器市场，营造更为和谐的容器生态环境。而且Docker为了符合OCI标准，更是以身作则，直接挥刀自宫，把xx切了，额。。。错了，是把runtime及其管理功能从Docker daemon中剥离了出来，随后Docker又把libcontainer封装了一下，变成runC，做了投名状，捐给了OCI。


Docker所作的可谓仁至义尽，但还是有人不满足，CoreOS还想搞事，也想成为Kubernetes的默认runtime，与Docker并驾齐驱。Kubernetes也在考虑我不能和某一家的容器技术栈绑死，用户的口味也各异，连区区豆腐脑都有甜咸之分，我这高科技产物也应该满足用户的差异化需求，再加上Google和CoreOS的亲密关系，结果就真给合到kubelet里了，从而实现了对多个容器引擎的兼容，但这事费力不讨好，每次更新kubelet都得考虑Docker和rkt，负责维护kubelet的SIG Node小组越做越难受，直接掀了桌子。

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这活还得继续干，不过得换个思路，干脆把kubelet对容器的操作抽象成一个接口，kubelet只要和这个接口交互就行了，Docker，rkt等容器项目提供一个该接口的实现并暴露给kubelet不就妥了！于是Kubernetes在1.5推出了CRI，有了CRI接口后kubelet就不再直接和容器运行时Say Hi了，而是与CRI进行通信，从而实现了平台和容器运行时的解耦。响应CRI的组件称为CRI shim，它主要实现CRI规定的每个接口，然后把请求转换成对后端容器，比如Docker或rkt的请求或者操作。


这个CRI接口只是Kubernetes自家标准，而当时Kubernetes也没有现在今的地位，所以Docker觉得“凭啥你一个平台说风就是雨？”，不用你，我还有Swarm，并未立即针对CRI进行相应的开发。

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Anyway，无论容器厂家们怎么来实现，容器运行时的三层抽象此时已经很清晰了，如下：

Orchestration API -> Container API -> Kernel API


具体一点就是:

Kubernetes API -> CRI-runtime > OCI-runtime


那么在Kubernetes中所划分的CRI-runtime/OCI-runtime都有那些呢？

  • cri-runtime:  containerd/CRI-O

  • oci-runtime:  runC/Kata/gVisor


下图很清晰的解释了这三者是如何协同工作的：


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但如今Kubernetes的市场表现相当亮眼，占有率一度接近8成，而Swarm的表现就相当的一般了。按理说都这样了，得认怂，不能硬刚，毕竟人家拳头大啊。但Docker到现在都没有实现对CRI支持，依旧通过dockershim这样一个桥接服务来实现。你是不是觉得Docker的头太铁了，非要撞到南墙才肯回头?其实也不是，这里就要谈谈CNCF和containerd了。


我们知道Kubernetes的主力推手CNCF，是由Google牵头一众厂商于2015年成立，而在此之前Google曾向Docker表达了足够的“善意”，希望能够“手牵手，一步两步三步四步望着天，看星星，一颗两颗三颗四颗连成线”，一起给Docker项目开发一个中立的运行时，但彼时的Docker一家独大，压根不考虑这个“自残”的建议，没鸟Google。另一家知名的开源软件公司Redhat也曾因Docker强推Swarm的关系与其产生嫌隙。而和Docker有瓜葛的这两位，其实在2014年就达成了战略合作关系，现在Kubernetes所力推的，用于替换Docker运行时的CRI-O就是由Redhat开发，Redhat恰巧也是CNCF的创始会员。这局面，甚是有趣！鲁迅曾说过“和敌人的敌人交朋友，就像烧烤配啤酒”，看来Docker没有好好读鲁迅先生的书。


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Kubernetes最初的时候使用Docker作为运行时，一是因为Docker拥有大量的用户，考虑到技术惯性，能够很容易的获得这部分用户；二是当时也没有其他的选择了，所以你才能看到kubelet中有dockershim的代码。但随着容器技术的快速发展，以及CRI的出现，Docker已经不在是唯一的选择了。Docker也考虑是否要实现CRI，但毕竟Docker本身包含了太多功能，如果仅仅作为一个运行时，说好听点是“大材小用”，说直白点是“你不够纯”。


前面我提到过，为了符合OCI标准，Docker daemo拆分出了runC以及containred。显然，containerd作为一个单纯的high-level容器运行时更贴合Kubernetes的需求。在2017年Docker把containerd年捐给了CNCF，随后一年Kubernetes开始支持containerd作为容器运行时管理器，2019年containerd从CNCF毕业，所以单从技术上看，此时的containerd已经可以作为Kubernetes的容器运行时了，替换Docker运行时的条件已经成熟。这么一看，在Docker上去实现对CRI的支持确实没啥必要，这应该就“头铁”的原因吧。BTW，我不是阴谋论者，但这一步一步的掏空Docker怎么看都像一个局啊！


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另外，在2017年，迫切渴望盈利的Docker公司做了一个重要的决定，宣布将原来开源的Docker项目更名为Moby，交给社区维护，自己仍然持有Docker的注册商标，这是什么骚操作呢？说白了，世上再无Docker的开源项目，无论是Docker EE还是CE，都属于是Docker公司的商业产品。这样一来，多年来所积累的庞大用户团体和资源顷刻间转移到Docker公司的商业产品上。


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其实Docker想盈利，谁都能理解，但依靠开源软件赚钱本身就是一件难事，成功者寥寥无几，Redhat能成是因为手上有个OS，但Docker没有啊，而且云原生时代的OS，目前看恰恰就是Kubernetes。更何况容器所采用的cgroup，namespace，aufs，overlay2等技术，都是Linux Kernel所提供的能力，并不是Docker独创。另外，Docker能如此快速的发展壮大，离不开社区多年以来的贡献，但这手分的一点都不graceful，本以为能“我挥一挥衣袖，不带走一片云彩”，Docker却“我改一改名，把项目全部带走”，如此激进的做法，伤了人心，丢了人心。


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从此，Docker告别了开源，这自然与强调技术开放的Kubernetes站在了两条道上，“道不同不相为谋”。所以，去除dockershim的举动看似突然，实则早已埋下伏笔，有技术上的可能性，也有商业上的利益驱使，更有价值观上的不同。


后面的故事我们就都知道了，Kubernetes社区表明由于维护dockershim对于开发以及运维人员来说是一项繁重的任务，所以在1.20中正式弃用dockershime，不在支持Docker作为运行时，建议大家使用包含CRI完整实现的容器运行时。听上去有理有据，合情合理，但我相信真实的情况应该是这样：


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仅供娱乐，别当真


那么Docker运行时没了，在Kubernetes中还能使用那些运行时呢？我们知道Runtime负责提取和运行容器镜像，而Docker只是众多容器运行时中的一种，还有很多选择，比如Kubernetes所提到的CRI的完整实现containerd以及CRI-O，如下图：


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相对于dockershim的方案，这两种方案确实要简洁很多。第一种，就是kubelet直接调containerd，如果之前使用Docker，那么迁移到containerd应该是个不错的选择；第二种，CRI-O是Kubernetes的运行时，它的目的式绕过现有的机制，直接操作Linux容器，但在稳定性上目前可能无法满足商用的需求。


如果你担心以后无法使用Docker镜像，也Duck不必。因为Docker镜像是符合OCI标准的，对于Kubernetes来说，只要镜像符合OCI标准，就OK，其他的runtime也是如此。


如果用户近期不想替换运行时怎么办？在1.20上仍然可以使用Docker作为runtime，只不过在启动kubelet时会出现一条告警。直到2021年末Kubernetes才会在1.23版本中将完全移除dockershim。如果你很固执，在1.23后仍然像继续使用Docker，部署一个dockershim呗，自己去集成起来，而且Mirantis和Docker也会合作出一个开源的dockershim组件。


综上，这个移除会有影响，但有限，并不是毁天灭地。相反，商业化的Docker被移除，对于云原生技术发展可能会起到更为正面的影响，推动其他开源容器项目的发展。


好了，就扯到这里了，下次咱们再聊聊容器运行时。


参考资料：

https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/CHANGELOG/CHANGELOG-1.20.md#whats-new-major-themes

https://kubernetes.io/blog/2020/12/02/dont-panic-kubernetes-and-docker/

https://kubernetes.io/blog/2020/12/02/dockershim-faq/

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