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

┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│                Kubernetes CRI Interface                 │
└───────────────────────────┬─────────────────────────────┘
                            │
┌───────────────────────────▼─────────────────────────────┐
│                  Containerd Container Engine            │
│                  (runtime: io.containerd.mica.v2)       │
└───────────────────────────┬─────────────────────────────┘
                            │
┌───────────────────────────▼─────────────────────────────┐
│                  MicRun Shimv2 Runtime                  │
│  ┌──────────────┐  ┌──────────────┐  ┌──────────────┐   │
│  │ Task Service │  │Sandbox Svc   │  │ Shim IO      │   │
│  │              │  │              │  │              │   │
│  │ - Create     │  │ - Create     │  │ - Binary IO  │   │
│  │ - Start      │  │ - Start      │  │ - Pipe IO    │   │
│  │ - Kill       │  │ - Stop       │  │ - File IO    │   │
│  │ - Delete     │  │ - Status     │  │ - TTY IO     │   │
│  │ - Wait       │  │              │  │              │   │
│  └──────────────┘  └──────────────┘  └──────────────┘   │
└───────────────────────────┬─────────────────────────────┘
                            │
┌───────────────────────────▼─────────────────────────────┐
│                Hypervisor Abstraction Layer             │
│                     (Pedestal)                          │
│  ┌──────────────┐  ┌──────────────┐  ┌──────────────┐   │
│  │ Xen          │  │ Baremetal    │  │ Resource Pln │   │
│  │              │  │              │  │              │   │
│  │ - Domain     │  │ - Channel    │  │ - CPU Mapping│   │
│  │ - vCPU       │  │ - Buffer     │  │ - Mem Mapping│   │
│  │ - Memory     │  │ - RPMSG      │  │ - Affinity   │   │
│  │ - Weight     │  │              │  │              │   │
│  └──────────────┘  └──────────────┘  └──────────────┘   │
└───────────────────────────┬─────────────────────────────┘
                            │
┌───────────────────────────▼─────────────────────────────┐
│                   Hypervisor Layer                      │
│  ┌───────────────────────────────────────────────────┐  │
│  │ Xen Domain | Baremetal Channel                    │  │
│  └───────────────────────────────────────────────────┘  │
└───────────────────────────┬─────────────────────────────┘
                            │
┌───────────────────────────▼─────────────────────────────┐
│                      RTOS Layer                         │
│  ┌──────────────────────┐  ┌──────────────────────┐     │
│  │ Zephyr               │  │ UniProton            │     │
│  │                      │  │                      │     │
│  │ - App                │  │ - App                │     │
│  │ - Shell              │  │ - Shell              │     │
│  └──────────────────────┘  └──────────────────────┘     │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘

核心设计原则

原则

说明

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)转换为 hypervisor 的资源分配配置

IO 代理

通过 /dev/ttyRPMSG* 设备处理 RTOS 的终端输入输出

沙箱管理

使用 pause 容器维护 Pod 的网络命名空间

配置优先级

注解配置 > 运行时配置文件 > 默认值

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，需通过注解显式配置)

  • 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）

  • 显式配置: Baremetal 需要通过注解 org.openeuler.micrun.ped.pedestal: "baremetal" 显式指定

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