MicRun 简介
读者要求
在阅读本文档前，建议具备以下基础知识：
必需知识：
容器技术基础：了解容器、镜像的基本概念
Linux 系统管理：熟悉命令行操作和系统服务管理
RTOS 基础：了解实时操作系统(RTOS)的基本概念
可选知识：
Kubernetes：如需使用 K8s 编排功能
Yocto/OpenEmbedded：如需从源码构建系统
Xen 虚拟化：如需深入理解底层虚拟化机制
术语表
本文档使用以下核心术语：
术语 |
说明 |
|---|---|
RTOS |
Real-Time Operating System，实时操作系统，如 Zephyr、UniProton |
Hypervisor |
虚拟化管理程序，用于在同一硬件上运行多个操作系统，如 Xen |
Shimv2 |
Containerd shim API v2，容器运行时与容器引擎之间的接口标准 |
注解 (Annotation) |
Kubernetes/Pod 的元数据字段，用于传递配置信息 |
MCS |
Mixed Criticality System，混合关键性系统 |
边缘节点 |
部署在边缘侧的计算节点，运行 RTOS 容器的设备 |
什么是 MicRun
MicRun 是一个基于 containerd shimv2 的容器运行时,专为 Mica 项目设计,用于在同一 SoC 的不同 CPU 核上运行 RTOS(实时操作系统)。它是 openEuler Embedded 混合关键性系统(MCS)生态的重要组成部分。
核心特性
RTOS 容器化: 将 Zephyr、UniProton 等 RTOS 作为容器运行在异构计算平台上
混合部署: 通过 Xen、Baremetal 等 hypervisor 在不同 CPU 核上运行 RTOS,实现实时与非实时系统共存
云原生集成: 实现 containerd shimv2 API,与 Kubernetes 生态无缝集成
资源映射: 将容器资源限制(CPU、内存)转换为底层 hypervisor 的资源分配
镜像分发: 利用容器镜像仓库管理 RTOS 固件,简化部署流程
技术架构
整体架构层次
MicRun 采用 transport/shimv2 -> application -> domain -> ports -> adapters 的分层结构。shimv2 是 containerd runtime-v2 的语义边界与系统总入口，application 负责把 containerd 请求翻译成 MicRun 内部动作序列，domain 承载容器聚合与输入输出规则，ports 定义跨层稳定接口，adapters 把端口落到外部系统(micad、Xen/pedestal、文件状态、FIFO/TTY)。各层之间通过显式依赖注入协作，HostProfile、ResourcePolicy、Dependencies 等关键对象在 transport 装配后贯穿创建与恢复链路。
+--------------------------------------------------------------------------------+
| Kubernetes CRI Interface |
+--------------------------------------------------------------------------------+
| | |
+----------------------------------------v---------------------------------------+
| Containerd Container Engine |
+--------------------------------------------------------------------------------+
| runtime: io.containerd.mica.v2 |
+--------------------------------------------------------------------------------+
| | ttrpc |
+----------------------------------------v---------------------------------------+
| Transport Layer internal/transport/shimv2 |
+--------------------------------------------------------------------------------+
| containerd runtime-v2 boundary |
| |
| TaskService RPC one-shot recovery entry |
| event bridge error mapping |
+--------------------------------------------------------------------------------+
| | |
+----------------------------------------v---------------------------------------+
| Application Layer internal/application |
+--------------------------------------------------------------------------------+
| |
| +--------------+ +--------------+ +--------------+ +--------------+ |
| | runtime | | task | | lifecycle | | attach | |
| | svc graph | | create / del | | start/stop | | resize | |
| | consistency | | orchestrate | | wait | | stdin close | |
| +--------------+ +--------------+ +--------------+ +--------------+ |
| |
| +----------------------------------------------+ |
| | recovery | |
| | restore + task registry rebuild | |
| +----------------------------------------------+ |
| |
+--------------------------------------------------------------------------------+
| | |
+----------------------------------------v---------------------------------------+
| Domain Layer internal/domain |
+--------------------------------------------------------------------------------+
| |
| +----------------------------------+ +----------------------------------+ |
| | container | | console | |
| | Sandbox / Container aggregate | | input semantics | |
| | state machine | | detach / interrupt / exit | |
| | validate | | output normalize | |
| | snapshot load | | state machine | |
| +----------------------------------+ +----------------------------------+ |
| |
+--------------------------------------------------------------------------------+
| | |
+----------------------------------------v---------------------------------------+
| Ports Layer internal/ports |
+--------------------------------------------------------------------------------+
| |
| +----------------------+ +----------------------+ +----------------------+ |
| | GuestControl | | StateStore | | TaskRuntime | |
| | GuestExecutor | | IOSessionFactory | | create/start/delete | |
| | HypervisorControl | | IOManager | | query/wait/signal | |
| +----------------------+ +----------------------+ +----------------------+ |
| |
+--------------------------------------------------------------------------------+
| | explicit DI |
+----------------------------------------v---------------------------------------+
| Adapters Layer internal/adapters |
+--------------------------------------------------------------------------------+
| |
| +--------------+ +--------------+ +--------------+ +--------------+ |
| | guest/ | | hypervisor | | state / file | | config | |
| | libmica | | pedestal | | authority | | oci / stack | |
| | micad proto | | Xen / bm | | /run/micrun | | overlay | |
| +--------------+ +--------------+ +--------------+ +--------------+ |
| |
| +----------------------------------------------+ |
| | io | |
| | FIFO / TTY / copier / epoll / event bus | |
| +----------------------------------------------+ |
| |
+--------------------------------------------------------------------------------+
| | |
+----------------------------------------v---------------------------------------+
| micad + Xen / Baremetal |
+--------------------------------------------------------------------------------+
| MICA daemon + Hypervisor base |
+--------------------------------------------------------------------------------+
| | RPMSG TTY / lifecycle events |
+----------------------------------------v---------------------------------------+
| RTOS Layer |
+--------------------------------------------------------------------------------+
| |
| +----------------------------------+ +----------------------------------+ |
| | Zephyr | | UniProton | |
| | - App | | - App | |
| | - Shell | | - Shell | |
| +----------------------------------+ +----------------------------------+ |
| |
+--------------------------------------------------------------------------------+
核心设计原则
原则 |
说明 |
|---|---|
分层隔离 |
|
显式依赖注入 |
|
StateStore 权威状态源 |
运行时快照统一写入 |
端口隔离外部依赖 |
|
1:1:1 模型 |
一个 shim 实例管理一个容器，运行一个 RTOS 实例 |
资源映射 |
将 Kubernetes/containerd 的资源限制(cgroup)通过 |
配置解析顺序可文档化 |
|
与 MICA 的关系
MicRun 是 MICA(Mixed Criticality System,混合关键性系统)框架的容器运行时层。
MicRun 的职责：
功能 |
说明 |
|---|---|
生命周期管理 |
RTOS 容器的创建、启动、停止、销毁 |
资源调度 |
将 Kubernetes 资源请求映射到 hypervisor 配置 |
IO 处理 |
终端、日志、信号等 IO 流的转发 |
网络集成 |
与 CNI 插件配合，实现容器网络管理 |
MICA 框架的其他组件：
组件 |
职责 |
|---|---|
micad |
MCS 特性的守护进程，负责 RTOS 的整体管理和监控 |
Xen |
作为 MCS 底座的虚拟化层，提供硬件虚拟化支持 |
mica-image-builder |
RTOS 镜像构建工具，将固件打包为容器镜像 |
技术栈
语言: Go 1.22+ (静态链接,无 CGO)
容器运行时接口: containerd shimv2 API
通信协议: ttrpc (轻量 RPC)
pedestal 支持:
Xen (完整功能，支持自动检测)
Baremetal (基础功能，需显式启用)
RTOS 支持: Zephyr、UniProton
OCI 规范: 遵循 OCI runtime-spec
构建系统: Yocto(openEuler yocto 工程集成相关组件进入镜像)
Note
Hypervisor 检测说明:
自动检测: 仅 Xen hypervisor 支持自动检测（通过检查
/proc/xen/xenbus）Baremetal: 不会自动探测；需要在宿主环境显式设置环境变量
MICRUN_ENABLE_BAREMETAL=1，同时通过注解org.openeuler.micrun.ped.pedestal: "baremetal"指定
使用场景
工业控制: 实时控制任务容器化部署
车载系统: 混合关键性车载软件管理
边缘 AI: AI 推理与实时控制任务共存
物联网网关: 多协议适配与实时数据处理
项目状态
当前处于 Preview 阶段,支持 Xen 为主要 hypervisor,已实现基本容器生命周期管理。
下一步
MicRun 快速入门 - 快速入门指南,了解如何部署 MicRun 并运行第一个 RTOS 容器
MicRun Kubernetes 云边协同指南 - Kubernetes 集成指南,实现云边协同部署
参考文档 - 配置和注解参考文档