终于可以像使用 Docker 一样丝滑地使用 Containerd 了

作者:米开朗基杨


有追求的工程师一般都是有技术洁癖的,云原生的世界更是如此,Kubernetes 虽然制定了容器运行时接口(CRI)标准,但早期能用的容器运行时只有 Docker,而 Docker 又不适配这个标准,于是给 Docker 开了后门,花了大量的精力去适配它。后来有了更多的容器运行时可以选择后,Kubernetes 就不得不重新考量要不要继续适配 Docker 了,因为每次更新 Kubelet 都要考虑与 Docker 的适配问题。

标准这个东西就是这样,我定好标准,你兼容了就一起玩,不兼容就拜拜,它就像两个人在一起的底线,你可以重,你可以丑,你也可以不完善,但是你不兼容标准就真的不能一起玩了,于是 Kubernetes 就把 Docker 踢出了群聊。

最终 Kubernetes 选择了 Containerd,时至今日 Containerd 已经变成一个工业级的容器运行时了,它足够简单、健壮,可移植性也很强。

现有 CLI 的不足

虽然 Docker 能干的事情,现在 Containerd 都能干,但 Containerd 还有一个非常明显的缺陷:CLI 不够友好。它无法像 Docker 和 Podman 一样通过一条简单的命令启动一个容器,它的两个 CLI 工具 ctrcrictl 都无法实现这么一件非常简单的需求,而这个需求是大多数人都需要的,我总不能为了在本地测试容器而专门部署一个 Kubernetes 集群吧?

ctr 的设计对人类不太友好,例如缺少以下这些和 Docker 类似的功能:

  • docker run -p <PORT>
  • docker run --restart=always
  • 通过凭证文件 ~/.docker/config.json 来拉取镜像
  • docker logs

除此之外还有一个 CLI 工具叫 crictl,和 ctr 一样不太友好。

为了解决这个痛点,Containerd 官方推出了一个新的 CLI 叫 nerdctl。nerdctl 的使用体验和 docker 一样顺滑,例如:

🐳  → nerdctl run -d -p 8080:80 --name=nginx --restart=always nginx
复制代码

nerdctl 只是 docker 的复制品?

nerdctl 的目标并不是单纯地复制 docker 的功能,它还实现了很多 docker 不具备的功能,例如延迟拉取镜像(lazy-pulling)、镜像加密(imgcrypt)等。

延迟拉取镜像功能可以参考这篇文章:Containerd 使用 Stargz Snapshotter 延迟拉取镜像

虽然这些功能预计最终也会在 Docker 中实现,但可能需要几个月甚至几年的时间,因为 Docker 目前的设计只使用一小部分 Containerd 子系统。将来 Docker 有可能重构代码以使用完整的 Containerd,但目前还没看到什么实质性进展。所以 Containerd 社区决定创建一个新的 CLI 来更友好地使用 Containerd

nerdctl 试用

你可以从 nerdctl 的 release 中下载最新的可执行文件,每一个版本都有两种可用的发行版:

  • nerdctl-<VERSION>-linux-amd64.tar.gz : 只包含 nerdctl。
  • nerdctl-full-<VERSION>-linux-amd64.tar.gz : 包含了 nerdctl 和相关依赖组件(containerd, runc, CNI, …)。

如果你已经安装了 Containerd,只需要选择前一个发行版,否则就选择完整版。

安装好 nerdctl 后,就可以使用 nerdctl 来运行容器了:

🐳  → nerdctl run -d -p 80:80 --name=nginx --restart=always nginx:alpine

docker.io/library/nginx:alpine:                                                   resolved       |++++++++++++++++++++++++++++++++++++++|
index-sha256:d33e9e24389d7d8b90fe2bcc2dd1bc09b4d235e916ba9d5d9a71cf52e340edb6:    done           |++++++++++++++++++++++++++++++++++++++|
manifest-sha256:c1f4e1974241c3f9ddb2866b2bf8e7afbceaa42dae82aabda5e946d03f054ed2: done           |++++++++++++++++++++++++++++++++++++++|
config-sha256:bfad9487e175364fd6315426feeee34bf5e6f516d2fe6a4e9b592315e330828e:   done           |++++++++++++++++++++++++++++++++++++++|
layer-sha256:29d3f97df6fd99736a0676f9e57e53dfa412cf60b26d95008df9da8197f1f366:    done           |++++++++++++++++++++++++++++++++++++++|
layer-sha256:9aae54b2144e5b2b00c610f8805128f4f86822e1e52d3714c463744a431f0f4a:    done           |++++++++++++++++++++++++++++++++++++++|
layer-sha256:a5f0adaddd5456b7c5a3753ab541b5fad750f0a6499a15f63571b964eb3e2616:    done           |++++++++++++++++++++++++++++++++++++++|
layer-sha256:5df810e1c460527fe400cdd2cab62228f5fb3da0f2dce86a6a6c354972f19b6e:    done           |++++++++++++++++++++++++++++++++++++++|
layer-sha256:345aee38d3533398e0eb7118e4323a8970f7615136f2170dfb2b0278bbd9099d:    done           |++++++++++++++++++++++++++++++++++++++|
layer-sha256:e6a4c36d7c0e358e5fc02ccdac645b18b85dcfec09d4fb5f8cbdc187ce9467a0:    done           |++++++++++++++++++++++++++++++++++++++|
elapsed: 5.7 s                                                                    total:  9.4 Mi (1.6 MiB/s)
27b55e0b18b10c4c8f34e3ba709614e7b1760a75db061d2ce5183e8b1101ce09
复制代码

查看创建的容器:

🐳  → nerdctl ps
CONTAINER ID    IMAGE                             COMMAND                   CREATED          STATUS    PORTS                 NAMES
3b5faa266a43    docker.io/library/nginx:alpine    "/docker-entrypoint.…"    3 minutes ago    Up        0.0.0.0:80->80/tcp    nginx
复制代码

和 Docker 一样,Containerd 也有一个子命令 network

🐳  → nerdctl network ls
NETWORK ID    NAME               FILE
0             bridge
              k8s-pod-network    /etc/cni/net.d/10-calico.conflist
              host
              none
复制代码

来看下默认的 bridge 配置:

🐳  → nerdctl network inspect bridge
[
    {
        "CNI": {
            "cniVersion": "0.4.0",
            "name": "bridge",
            "nerdctlID": 0,
            "plugins": [
                {
                    "type": "bridge",
                    "bridge": "nerdctl0",
                    "isGateway": true,
                    "ipMasq": true,
                    "hairpinMode": true,
                    "ipam": {
                        "type": "host-local",
                        "routes": [
                            {
                                "dst": "0.0.0.0/0"
                            }
                        ],
                        "ranges": [
                            [
                                {
                                    "subnet": "10.4.0.0/24",
                                    "gateway": "10.4.0.1"
                                }
                            ]
                        ]
                    }
                },
                {
                    "type": "portmap",
                    "capabilities": {
                        "portMappings": true
                    }
                },
                {
                    "type": "firewall"
                },
                {
                    "type": "tuning"
                }
            ]
        },
        "NerdctlID": 0
    }
]
复制代码

可以看到 network 子命令背后还是 CNI 在运作,与 docker network 子命令原理不同。

构建镜像

nerdctl 也可以和 buildkit 结合使用来构建容器镜像,需要先下载 buildkit 的可执行文件:

🐳  → wget https://github.com/moby/buildkit/releases/download/v0.8.2/buildkit-v0.8.2.darwin-amd64.tar.gz
复制代码

将其解压到 $PATH 中:

🐳  → tar -C /usr/local/ -zxvf buildkit-v0.8.2.linux-amd64.tar.gz
复制代码

编写 systemd unit 文件:

# /etc/systemd/system/buildkit.service
[Unit]
Description=BuildKit
Documentation=https://github.com/moby/buildkit

[Service]
ExecStart=/usr/local/bin/buildkitd --oci-worker=false --containerd-worker=true

[Install]
WantedBy=multi-user.target
复制代码

启用 buildkit.service 并设置开机自动运行:

🐳  → systemctl enable --now buildkit.service
复制代码

下面以 KubeSphere 项目为例,展示如何使用 nerdctl 来构建镜像。

首先克隆 KubeSphere 官方仓库:

🐳  → git clone --depth=1 https://github.com.cnpmjs.org/kubesphere/kubesphere.git
复制代码

进入仓库目录,编译二进制文件:

🐳  → cd kubesphere
🐳  → make ks-apiserver
复制代码

将二进制文件拷贝到 Dockerfile 目录:

🐳  → cp bin/cmd/ks-apiserver build/ks-apiserver
复制代码

进入 Dockerfile 目录,修改 Dockerfile:

# Copyright 2020 The KubeSphere Authors. All rights reserved.
# Use of this source code is governed by an Apache license
# that can be found in the LICENSE file.
FROM alpine:3.11

ARG HELM_VERSION=v3.5.2

RUN apk add --no-cache ca-certificates
# install helm
RUN wget https://get.helm.sh/helm-${HELM_VERSION}-linux-amd64.tar.gz && \
    tar xvf helm-${HELM_VERSION}-linux-amd64.tar.gz && \
    rm helm-${HELM_VERSION}-linux-amd64.tar.gz && \
    mv linux-amd64/helm /usr/bin/ && \
    rm -rf linux-amd64
# To speed up building process, we copy binary directly from make
# result instead of building it again, so make sure you run the
# following command first before building docker image
#   make ks-apiserver
#
COPY  ks-apiserver /usr/local/bin/

EXPOSE 9090
CMD ["sh"]
复制代码

构建镜像:

🐳  → cd build/ks-apiserver

🐳  → nerdctl build -t ks-apiserver .
[+] Building 22.6s (9/9) FINISHED
 => [internal] load build definition from Dockerfile                                                                                                                                0.0s
 => => transferring dockerfile: 812B                                                                                                                                                0.0s
 => [internal] load .dockerignore                                                                                                                                                   0.0s
 => => transferring context: 2B                                                                                                                                                     0.0s
 => [internal] load metadata for docker.io/library/alpine:3.11                                                                                                                      1.0s
 => [1/4] FROM docker.io/library/alpine:3.11@sha256:bf5fa774f08a9ed2cb301e522b769d43d48124315a4ec50eae3228d03b9dc558                                                                7.9s
 => => resolve docker.io/library/alpine:3.11@sha256:bf5fa774f08a9ed2cb301e522b769d43d48124315a4ec50eae3228d03b9dc558                                                                0.0s
 => => sha256:9b794450f7b6db7c944ba1f4161edb68cb535052fe7db8ac06e613516c4a658d 2.10MB / 2.82MB                                                                                     21.4s
 => => extracting sha256:9b794450f7b6db7c944ba1f4161edb68cb535052fe7db8ac06e613516c4a658d                                                                                           0.1s
 => [internal] load build context                                                                                                                                                   1.0s
 => => transferring context: 115.87MB                                                                                                                                               1.0s
 => [2/4] RUN apk add --no-cache ca-certificates                                                                                                                                    2.7s
 => [3/4] RUN wget https://get.helm.sh/helm-v3.5.2-linux-amd64.tar.gz &&     tar xvf helm-v3.5.2-linux-amd64.tar.gz &&     rm helm-v3.5.2-linux-amd64.tar.gz &&     mv linux-amd64  4.7s
 => [4/4] COPY  ks-apiserver /usr/local/bin/                                                                                                                                        0.2s
 => exporting to oci image format                                                                                                                                                   5.9s
 => => exporting layers                                                                                                                                                             4.6s
 => => exporting manifest sha256:d7eb2a90496678d11ac5c363b7743ffe2b8e23e7071b94556a5e3231f50f5a6e                                                                                   0.0s
 => => exporting config sha256:8eb6a5187ce958e76c8d37e18221d88f25b48dd7e6672021d0fce21bb071f284                                                                                     0.0s
 => => sending tarball                                                                                                                                                              1.3s
unpacking docker.io/library/ks-apiserver:latest (sha256:d7eb2a90496678d11ac5c363b7743ffe2b8e23e7071b94556a5e3231f50f5a6e)...done
unpacking overlayfs@sha256:d7eb2a90496678d11ac5c363b7743ffe2b8e23e7071b94556a5e3231f50f5a6e (sha256:d7eb2a90496678d11ac5c363b7743ffe2b8e23e7071b94556a5e3231f50f5a6e)...done
复制代码

查看构建好的镜像:

🐳  → nerdctl images
REPOSITORY                                                   TAG       IMAGE ID        CREATED          SIZE
alpine                                                       3.11      bf5fa774f08a    3 seconds ago    2.7 MiB
ks-apiserver                                                 latest    d7eb2a904966    6 minutes ago    57.7 MiB
复制代码

关于 nerdctl 的更多用法,可以参考官方仓库的 README

总结

从行业趋势来看,Docker 已经和 Kubernetes 社区渐行渐远,以 Containerd 为代表的实现了 CRI 接口的容器运行时将会受到 Kubernetes 的青睐。但纯粹使用 Containerd 还是有诸多困扰,比如不方便通过 CLI 来创建管理容器,有了 nerdctl 这个 CLI 工具,就就可以填补 Containerd 易用性的空缺,让你在单机上也能愉快地使用 Containerd。

关于 KubeSphere

KubeSphere (https://kubesphere.io)是在 Kubernetes 之上构建的开源容器混合云,提供全栈的 IT 自动化运维的能力,简化企业的 DevOps 工作流。

KubeSphere 已被 Aqara 智能家居、本来生活、新浪、华夏银行、四川航空、国药集团、微众银行、紫金保险、中通、中国人保寿险、中国太平保险、中移金科、Radore、ZaloPay 等海内外数千家企业采用。KubeSphere 提供了开发者友好的向导式操作界面和丰富的企业级功能,包括多云与多集群管理、Kubernetes 资源管理、DevOps (CI/CD)、应用生命周期管理、微服务治理 (Service Mesh)、多租户管理、监控日志、告警通知、审计事件、存储与网络管理、GPU support 等功能,帮助企业快速构建一个强大和功能丰富的容器云平台。

 ✨ GitHubhttps://github.com/kubesphere
 💻 官网(中国站)https://kubesphere.com.cn
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K8S中文社区微信公众号

评论 1

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  1. #1

    就像腾讯 抄完之后还要强迫别人按照自己标准来, 还反过来说坏话. 一句话无耻

    OneDay5个月前 (05-25)回复