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容器管理面无感卸载部署指导

说明：

本指导涉及对容器管理面组件的少量改动和rexec工具修改，这些修改基于指定版本，其他版本可基于实际执行环境做适配修改。文档中提供的patch仅供验证指导使用，不具备实际商用的条件。

说明：

当前共享文件系统之间通信通过网络完成，可通过网络互连的两台物理机器或VM模拟验证。

建议用户验证前先搭建可正常使用的kubernetes集群和容器运行环境，针对其中单个节点的管理面进程进行卸载验证，卸载环境（DPU）可选择一台具备网络连接的物理机或VM。

简介

容器管理面，即kubernetes、dockerd、containerd、isulad等容器的管理工具，而容器管理面卸载，即是将容器管理面卸载到与容器所在机器（以下称为HOST）之外的另一台机器（当前场景下是指DPU，一个具备独立运行环境的硬件集合）上运行。

我们使用共享文件系统qtfs将HOST上与容器运行相关的目录挂载到DPU上，使得容器管理面工具（运行在DPU）可以访问到这些目录，并为容器（运行在HOST）准备运行所需要的环境，此处，因为需要挂载远端的proc和sys等特殊文件系统，所以，我们创建了一个专门的rootfs以作为kubernetes、dockerd的运行环境（以下称为/another_rootfs）。

并且通过rexec执行容器的拉起、删除等操作，使得可以将容器管理面和容器分离在不同的两台机器上，远程对容器进行管理。

相关组件补丁介绍

rexec介绍

rexec是一个用go语言开发的远程执行工具，基于docker/libchan下的rexec示例工具改造而成，实现远程调用远端二进制的功能，为方便使用在rexec中增加了环境变量传递和监控原进程退出等能力。

rexec工具的具体使用方式为在服务器端用CMD_NET_ADDR=tcp://0.0.0.0:<端口号> rexec_server的方式拉起rexec服务进程，然后在客户端用CMD_NET_ADDR=tcp://<服务端ip>:<端口号> rexec [要执行的指令] 的方式启动，便可以调用rexec_server执行需要执行的指令，并等待指令执行结果返回。

dockerd相关改动介绍

对dockerd的改动基于18.09版本。

在containerd中，暂时注释掉了通过hook调用libnetwork-setkey的部分，此处不影响容器的拉起。并且，为了docker load的正常使用，注释掉了在mounter_linux.go 中mount函数中一处错误的返回。

最后，因为在容器管理面的运行环境中，将/proc挂在了服务端的proc文件系统，而本地的proc文件系统则挂载在了/local_proc，所以，dockerd以及containerd中的对/proc/self/xxx或者/proc/getpid()/xxx或者相关的文件系统访问的部分，我们统统将/proc改为了/local_proc。

containerd相关改动介绍

对于containerd的改动基于containerd-1.2-rc.1版本。

在获取mountinfo时，因为/proc/self/mountinfo只能获取到dockerd本身在本地的mountinfo，而无法获取到服务端的mountinfo，所以，将其改为了/proc/1/mountinfo，使其通过获取服务端1号进程mountinfo的方式得到服务端的mountinfo。

在contaienrd-shim中，将与containerd通信的unix socket改为了用tcp通信，containerd通过SHIM_HOST环境变量获取containerd-shim所运行环境的ip，即服务端ip。用shim的哈希值计算出一个端口号，并以此作为通信的端口，来拉起containerd-shim.

并且，将原来的通过系统调用给contaienr-shim发信号的方式，改为了通过远程调用kill指令的方式向shim发信号，确保了docker杀死容器的行为可以正确的执行。

kubernetes相关改动介绍

kubelet暂不需要功能性改动，可能会遇到容器QoS管理器首次设置失败的错误，该错误不影响后续Pods拉起流程，暂时忽略该报错。

容器管理面卸载操作指南

在服务器端和客户端，都要拉起rexec_server。服务器端拉起rexec_server，主要是用于客户端创建容器时用rexec拉起containerd-shim，而客户端拉起rexec_server，则是为了执行containerd-shim对dockerd和containerd的调用。

服务器端

创建容器管理面所需要的文件夹，然后插入qtfs_server.ko，并拉起engine进程。

此外在服务器端，还需要创建rexec脚本/usr/bin/dockerd.

#!/bin/bash
CMD_NET_ADDR=tcp://<客户端ip>:<rexec端口号> rexec /usr/bin/dockerd $*

客户端

需要准备一个rootfs，作为dockerd与containerd的运行环境，通过如下的脚本，将dockerd、containerd所需要的服务端目录挂载到客户端。并且，需要确保在以下脚本中被挂载的远程目录在服务端和客户端都存在。

#!/bin/bash
mkdir -p /another_rootfs/var/run/docker/containerd
iptables -t nat -N DOCKER
echo "---------insmod qtfs ko----------"
insmod /YOUR/QTFS/PATH/qtfs.ko qtfs_server_ip=<服务端ip> qtfs_log_level=INFO

# chroot环境内的proc使用DPU的proc共享文件系统替换，需要将本机真实proc文件系统挂载到local_proc下使用
mount -t proc proc /another_rootfs/local_proc/

# 将chroot内环境与外部环境bind，方便进行配置和运行
mount --bind /var/run/ /another_rootfs/var/run/
mount --bind /var/lib/ /another_rootfs/var/lib/
mount --bind /etc /another_rootfs/etc

mkdir -p /another_rootfs/var/lib/isulad

# 在chroot环境内创建并挂载dev、sys和cgroup文件系统
mount -t devtmpfs devtmpfs /another_rootfs/dev/
mount -t sysfs sysfs /another_rootfs/sys
mkdir -p /another_rootfs/sys/fs/cgroup
mount -t tmpfs tmpfs /another_rootfs/sys/fs/cgroup
list="perf_event freezer files net_cls,net_prio hugetlb pids rdma cpu,cpuacct memory devices blkio cpuset"
for i in $list
do
        echo $i
        mkdir -p /another_rootfs/sys/fs/cgroup/$i
        mount -t cgroup cgroup -o rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,$i /another_rootfs/sys/fs/cgroup/$i
done

## common system dir
mount -t qtfs -o proc /proc /another_rootfs/proc
echo "proc"
mount -t qtfs /sys /another_rootfs/sys
echo "cgroup"

# 挂载容器管理面所需要的共享目录
mount -t qtfs /var/lib/docker/containers /another_rootfs/var/lib/docker/containers
mount -t qtfs /var/lib/docker/containerd /another_rootfs/var/lib/docker/containerd
mount -t qtfs /var/lib/docker/overlay2 /another_rootfs/var/lib/docker/overlay2
mount -t qtfs /var/lib/docker/image /another_rootfs/var/lib/docker/image
mount -t qtfs /var/lib/docker/tmp /another_rootfs/var/lib/docker/tmp
mkdir -p /another_rootfs/run/containerd/io.containerd.runtime.v1.linux/
mount -t qtfs /run/containerd/io.containerd.runtime.v1.linux/ /another_rootfs/run/containerd/io.containerd.runtime.v1.linux/
mkdir -p /another_rootfs/var/run/docker/containerd
mount -t qtfs /var/run/docker/containerd /another_rootfs/var/run/docker/containerd
mount -t qtfs /var/lib/kubelet/pods /another_rootfs/var/lib/kubelet/pods

在/another_rootfs中，需要创建以下脚本，用来支持部分跨主机操作。

• /another_rootfs/usr/local/bin/containerd-shim

#!/bin/bash
CMD_NET_ADDR=tcp://<服务端ip>:<rexec端口号> /usr/bin/rexec /usr/bin/containerd-shim $*

• /another_rootfs/usr/local/bin/remote_kill

#!/bin/bash
CMD_NET_ADDR=tcp://<服务端ip>:<rexec端口号> /usr/bin/rexec /usr/bin/kill $*

• /another_rootfs/usr/sbin/modprobe

#!/bin/bash
CMD_NET_ADDR=tcp://<服务端ip>:<rexec端口号> /usr/bin/rexec /usr/sbin/modprobe $*

在chroot到dockerd和containerd运行所需的rootfs后，用如下的命令拉起dockerd和containerd

• containerd

#!/bin/bash
SHIM_HOST=<服务端ip> containerd --config /var/run/docker/containerd/containerd.toml --address /var/run/containerd/containerd.sock

• dockerd

#!/bin/bash
SHIM_HOST=<服务端ip> CMD_NET_ADDR=tcp://<服务端ip>:<rexec端口号> /usr/bin/dockerd --containerd /var/run/containerd/containerd.sock

• kubelet

在chroot环境内使用原参数拉起kubelet即可。

因为我们已经将/var/run/和/another_rootfs/var/run/绑定在了一起，所以可以在正常的rootfs下，通过docker来访问docker.sock接口进行容器管理。

至此，完成容器管理面卸载到DPU，可以通过docker相关操作进行容器创建、删除等操作，也可以通过kubectl在当前节点进行pods调度和销毁，且实际容器业务进程运行在HOST侧。

说明：

本指导所述操作只涉及容器管理面进程卸载，不包含容器网络和数据卷volume等卸载，如有相关需求，需要通过额外的网络或存储卸载能力支持。本指导支持不带网络和存储的容器跨节点拉起。