3 月 2023 - 一只安静的猫

概述

runc 是一个基于 OCI 规范实现的程序。在基于 containerd 的容器技术栈上，runc 是一个非常重要但又容易忽略的组件。当执行 docker, nerdctl, ctr 等命令时，其实底层都要调用 runc 去运行容器的进程。不过这篇文章仅会涉及到 runc 的输入输出。

因为在日常的开发中，大多数开发者接触到的都是 docker，因此下面会以 docker 为例，结合底层的 runc 来说明容器进程的输入输出。

标准输入输出

在 linux 上，所有的进程都会打开三个文件描述符：

0: stdin 标准输入
1: stdout 标准输出
2: stderr 标准错误输出

在容器技术上，同样离不开这三个基本概念。在使用 docker run/exec 时，其实就是在 linux cgroup 和 namespace 下运行了一个普通的进程而已。所以这样的进程同样会有输入输出，当我们使用 docker run nginx 的时候，nginx 的日志就会打印到终端上，其实就是将 nginx 进程的标准输入输出通过各种手段输出到终端上了。

-i 参数

docker 提供了 -i 参数，来运行交互式的命令，文档上的说明是：

-i,  --interactive                    Keep STDIN open even if not attached

也就是说即使没有使用 docker attach，也会保持 STDIN 打开。这样我们在终端的 STDIN 就会定向到容器内 sh 进程的 STDIN，这样就可以在终端上输入命令行了。

比如 docker run -i nginx sh。这里就是使用 nginx 镜像启动容器，并运行了 sh 命令，然后终端的 bash 的 STDIN 定向到容器内的 sh。如下图所示：

不过我们也可以发现，这里的输出格式似乎和在终端里 ls 的输出不同。这里就要引入一个新的知识点：tty 与 pty 以及我们的 -t 参数。

-t 参数

官方文档上的说明是：

-t, --tty                            Allocate a pseudo-TTY

tty 得名于早期的电传打字机(Teletype)，随着技术的发展，tty 的概念变得更宽泛，它不再指打字机这样的物理设备，很多时候指的是 linux 内核中的 tty 驱动。当我们使用无 GUI 的 linux 时，比如 server 版本的 ubuntu，我们使用 ctrl+alt+f1~f6就可以在 tty1~6 之间进行切换。这里的 tty 就是由 linux 内核模拟出来的。

不过在 GUI 场景中，我们打开的终端并不是使用 tty，而是 pseudo-TTY(下文称之为 pty)。pty 也称为伪终端，也就是说它并不是真实的 tty 设备。引入了 pty 之后，终端的数量就不会再有限制了。我们可以打开任意多的 GUI 终端程序，每打开一个 GUI 终端，就会在 /dev/pts/ 下生成一个数字的文件，这个文件就是 pty slave，另外全局还有共用的一个 pty master，位于 /dev/ptmx。

通过 GUI 终端，我们可以输入字符，输入的字符会发到 pty master 上，pty master 文件描述符，发送到对应的 pty slave。
pty slave 将输入发送给终端上的 shell 程序，比如 bash。
bash 上执行的任何命令，都会将输出发送给 bash，bash 再发送给 pty slave，之后再经过 tty driver, pty master 到 gui 终端上显示。

pty 的工作原理如下图：

这时候我们在回到 -t 参数，这里其实就是为容器内的 sh 进程分配了一个 pty slave。当 sh 感知到自己被分配了 pty slave 后，它会采用不同的工作模式。比如会在终端上输出提示符，对输出的格式进行调整，像 bash 之类的还是加上颜色等等。

Untitled

# 下面这段程序会输出很多行，也说明了在 sh 里执行 ls 时，原本的输出是很多行的。
root@5f96c3475e20:/# ls | while read line; do echo $line;done
bin
boot
dev
docker-entrypoint.d
docker-entrypoint.sh
etc
home
lib
lib64
media
mnt
opt
proc
root
run
sbin
srv
sys
tmp
usr
var