【K8s】Kubernetes 容器运行时之 Docker 与 Containerd

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基本概念

在 Kubernetes 中，容器运行时（Container Runtime）是集群 Node 节点的核心组件之一。

Container Runtime 的主要功能包括：

• 镜像管理
• 容器生命周期管理，包括容器的创建、启动、停止、删除
• 资源隔离
• 网络配置
• 存储挂载
• 安全特性

Kubernetes 集群的 Kubelet 组件，可以通过 Container Runtime Interface（CRI）与 Container Runtime 进行交互，确保容器能够按照 Kubernetes 的调度策略和管理要求，在 Node 节点上运行。

主流的容器运行时有 Docker、Containerd 等。Docker 是早期最流行的容器运行时，而 Containerd 最早是 Docker 的组件之一。本文将对 Docker 与 Containerd 的关系、选择等内容进行详细解读。

Docker 简介

笔者在《【Docker】专题一：Docker 基本架构》中做过介绍，点击查看更多详细内容。 行者Sun，公众号：实施运维知识交流【Docker】专题一：Docker 基本架构

Docker 是一种轻量级虚拟化技术，用户通过 Docker 可以在多个隔离的环境中运行不同的应用程序，从而简化了应用程序的打包、分发和部署过程。

Docker 最开始只是一个单一的二进制文件，负责镜像、容器、网络、卷等资源所有的管理工作。

在 Docker 后续演化的架构中，Containerd 成为 Docker Daemon 的核心子组件，承担与容器相关的实际管理工作：

• Docker Daemon 将高层指令（如 docker run）转换为 Containerd 可以理解的指令
• Containerd 则使用 Runc 作为容器运行时（Container Runtime），通过调用 Runc 实际执行这些指令

Containerd 简介

Containerd 是一种行业标准的容器运行时，强调简单性、健壮性和可移植性。

Containerd 最初是 Docker 的组件之一，负责管理容器的生命周期，其设计目标是提供一个简单、高效、安全的容器运行时，专注于核心功能，避免不必要的复杂性。

2017 年，Docker 将 Containerd 作为一个独立的容器运行时项目，捐赠给了云原生计算基金会（CNCF），目前已经成为容器管理领域的标准。

容器运行时的选择

1、Kubernetes 场景下的选择

Kubernetes 从 1.20 版本开始，推荐使用 Containerd 作为默认的容器运行时，弃用了对 Docker 的直接支持（⚠️ 不是完全不支持！）。

Kubernetes 对默认容器运行时的变更，是基于 Containerd 与 Docker 相比具有调用链更短、组件更少、占用节点资源更少、运行更稳定的优势，可以为 Kubernetes 提供更轻量、更高效的容器管理能力，以及对 OCI 标准的全面支持能力。

如下图所示，Containerd 与 Kubernetes 可以实现更紧密、高效的集成：

• Kubernetes 弃用对 Docker 的直接支持之前，Kubelet 使用 Containerd 作为高层运行时，中间需要经过 Dockershim 和 Dockerd 两步转发
• Kubernetes 弃用对 Docker 的直接支持之后，Kubelet 直接访问 Containerd，提升了容器运行时的调用效率（🔔 CRI-Plugin 运行在 Containerd 进程中，实现类似 Dockershim 的功能）

2、其他场景下的选择

当遇到以下使用场景时，仍需要选择 Docker 作为容器运行时：

• 使用 DinD（Docker in Docker）
• 使用 docker build、docker push、docker save、docker load 等命令
• 调用 docker API
• 使用 Docker Compose、Docker Machine、Docker Swarm
• 使用 Sealer 部署 Kubernetes 集群，默认使用 Docker 作为容器运行时

Containerd 安装方法（二进制方式）

‍

# AMD架构
wget https://github.com/containerd/containerd/releases/download/v1.7.21/containerd-1.7.21-linux-amd64.tar.gz
tar -xzvf containerd-1.7.21-linux-amd64.tar.gz -C /usr/
 
systemctl daemon-reload
systemctl enable --now containerd
 
===================================================================================
# ARM架构
wget https://github.com/containerd/containerd/releases/download/v1.7.21/containerd-1.7.21-linux-arm64.tar.gz
tar -xzvf containerd-1.7.21-linux-amd64.tar.gz -C /usr/
 
systemctl daemon-reload
systemctl enable --now containerd

Containerd 常用命令

在 Containerd 作为容器运行时的情况下，可以通过 ctr 工具或 crictl 工具来与之进行交互：

• ctr 是 Containerd 自带的客户端工具
• crictl 是 CRI 客户端工具，比较接近 docker 命令

此外还有 nerdctl 等类似工具，以后找机会给大家详细介绍。

1、ctr 命令

# 镜像操作命令
ctr -n <ns> i xx                         # 镜像操作命令格式，默认 ns 为 k8s.io
ctr i ls                                 # 查看本地镜像列表，同 docker images
ctr i rm <镜像ID或镜像名>                  # 删除本地镜像，同 docker rmi -f <镜像ID或镜像名>
ctr i pull <镜像名>                       # 拉取远程镜像，同 docker pull <镜像名>
ctr i tag <旧镜像名> <新镜像名>             # 修改镜像名称，同 docker tag <旧镜像名> <新镜像名>
ctr i import xxx.tar                     # 从本地文件导入镜像，同 docker load -i xxx.tar
ctr i export xxx.tar <镜像名>             # 导出镜像为本地文件，同 docker save <镜像名> -o xxx.tar
 
# 容器操作命令
ctr -n <ns> c xx                         # 容器操作命令格式，默认 ns 为 k8s.io
ctr c ls                                 # 查看容器列表，同 docker ps -a，查看所有容器
ctr c rm <容器ID或容器名>                  # 删除容器，同 docker rm -f <容器ID或容器名>
ctr c info <容器ID或容器名>                # 查看容器信息，同 docker inspect <容器ID或容器名>
ctr c create <镜像ID或镜像名> <容器名>      # 创建容器，同 docker create，仅创建容器（容器并未运行）

2、crictl 命令

# 镜像操作命令
crictl img                               # 查看本地镜像列表
crictl pull <镜像ID或镜像名>               # 拉取远程镜像
crictl rmi <镜像ID或镜像名>                # 删除本地镜像
 
# 容器操作命令
crictl ps -a                             # 查看容器列表
crictl rm <容器ID或容器名>                 # 删除容器
crictl logs <容器ID或容器名>               # 查看容器日志
crictl stats / statsp                    # 查看容器 / Pod 资源使用情况