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Containerd:Containerd的集群管理.docx
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1
Containerd:Containerd 的集群管理
1 Containerd 简介
1.1 Containerd 的历史与发展
Containerd 是一个开源的容器运行时,最初由 Docker 公司开发,后来捐赠
给 Cloud Native Computing Foundation (CNCF),成为 Kubernetes 的一部分。
Containerd 的设计目标是提供一个稳定、可靠、高性能的容器运行环境,它不
仅支持 Docker 容器,还兼容其他容器格式,如 OCI (Open Container Initiative)。
1.1.1 发展历程
� 2016 年:Containerd 作为一个独立的项目从 Docker 中分离出来,
旨在提供一个更通用的容器运行时。
� 2017 年:Containerd 被捐赠给 CNCF,成为 Kubernetes 的一部分,
标志着其在容器生态系统中的重要地位。
� 2018 年:Containerd 1.0 发布,提供了稳定、可插拔的容器运行时
接口。
� 2019 年:Containerd 1.2 发布,引入了新的功能和改进,如支持容
器的热更新和更好的资源隔离。
1.2 Containerd 的核心功能
Containerd 提供了一系列核心功能,使其成为容器管理和运行的首选工具。
1.2.1 容器运行
Containerd 能够运行和管理容器的生命周期,包括创建、启动、停止和删
除容器。它使用 runc 作为容器运行器,支持 OCI 格式的容器镜像。
#
示例:使用
Containerd
运行一个容器
ctr run --rm docker.io/library/alpine:latest alpine sh -c "echo Hello, Containerd!"
上述命令使用 Containerd 运行了一个 Alpine Linux 的容器,并在容器中执行
了一个简单的 shell 命令。
1.2.2 镜像管理
Containerd 提供了镜像的拉取、存储和分发功能。它支持多种镜像存储后
端,如 filesystem、overlayfs 和 zfs。
#
示例:使用
Containerd
拉取一个镜像
ctr -n myns images pull docker.io/library/alpine:latest
此命令将最新版本的 Alpine Linux 镜像从 Docker Hub 拉取到本地。
2
1.2.3 网络管理
Containerd 支持容器的网络配置,可以为容器分配 IP 地址,设置网络接口,
并管理容器间的网络通信。
#
示例:使用
Containerd
配置容器网络
ctr -n myns tasks create --network mynet docker.io/library/alpine:latest alpine
这里创建了一个容器,并将其加入到名为 mynet 的网络中。
1.2.4 存储管理
Containerd 提供了对容器存储的管理,包括卷的创建、挂载和卸载。这使
得数据持久化和容器间的数据共享成为可能。
#
示例:使用
Containerd
创建并挂载一个卷
ctr -n myns tasks create --mount type=bind,src=/data,dst=/data docker.io/library/alpine:latest al
pine
此命令创建了一个容器,并将本地的 /data 目录挂载到容器的 /data 目录,
实现了数据的持久化。
1.2.5 容器编排
虽然 Containerd 本身不提供容器编排功能,但它可以与 Kubernetes、
Docker Swarm 等编排工具集成,实现大规模容器集群的管理。
#
示例:
Kubernetes
配置文件中引用
Containerd
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: alpine-pod
spec:
containers:
- name: alpine-container
image: docker.io/library/alpine:latest
command: ["sh", "-c", "echo Hello, Kubernetes!"]
runtimeClassName: containerd
在 Kubernetes 的 Pod 配置中,通过 runtimeClassName 指定使用 Containerd
作为容器运行时。
1.2.6 安全性
Containerd 提供了强大的安全特性,包括支持 SELinux 和 AppArmor 的安全
策略,以及对容器资源的严格限制,确保容器在隔离的环境中运行,不会影响
宿主机和其他容器。
3
1.2.7 可扩展性
Containerd 的设计具有高度的可扩展性,它通过插件系统支持多种容器存
储、网络和安全策略。这使得 Containerd 能够适应不同的环境和需求,无论是
云环境还是本地部署。
1.2.8 集成与兼容性
Containerd 与多种容器工具和平台集成,如 Docker、Kubernetes 和 CRI-O。
它还支持 OCI 标准,确保了容器镜像和运行时的兼容性。
通过以上介绍,我们可以看到 Containerd 在容器管理和运行方面的强大功
能和灵活性,使其成为构建现代容器化应用和服务的基石。
2 集群管理基础
2.1 Kubernetes 与 Containerd 的关系
Kubernetes, 作为容器编排领域的领头羊, 与 Containerd 的结合是现代云原
生架构中的关键组成部分。Containerd, 由 Google 发起并由 Cloud Native
Computing Foundation (CNCF)维护, 是一个开源的容器运行时, 被设计为一个独立
的守护进程, 用于管理容器的整个生命周期, 包括容器的拉取、启动、停止和删
除。
2.1.1 Kubernetes 如何使用 Containerd
Kubernetes 通过其组件 kubelet 与 Containerd 进行交互。kubelet 是
Kubernetes 节点上的代理, 负责执行 Pods 和容器。在默认配置下, kubelet 使用
Docker 作为容器运行时, 但自 Kubernetes 1.12 版本起, 它开始支持 Containerd。
这意味着, 当 Kubernetes 集群配置为使用 Containerd 时, kubelet 将通过
Containerd 的 gRPC 接口来管理容器。
2.1.1.1 示例配置
在 Kubernetes 集群中配置 Containerd 作为容器运行时, 需要在 kubelet 的配
置文件中进行设置。以下是一个示例配置, 展示了如何指定 Containerd 作为容器
运行时:
# /etc/kubernetes/kubelet
runtime-cgroups: /kubelet
kubelet-cgroups: /kubelet
runtime-request-timeout: 15m
container-runtime: remote
container-runtime-endpoint: unix:///run/containerd/containerd.sock
container-runtime-version: containerd://1.6.13
4
在这个配置中, container-runtime 被设置为 remote, 表示 kubelet 将使用远程
容器运行时。container-runtime-endpoint 指定了 Containerd 的 gRPC 接口的地址,
而 container-runtime-version 则指定了 Containerd 的版本。
2.2 Docker 与 Containerd 的区别
虽然 Docker 和 Containerd 都用于管理容器, 但它们在架构和功能上存在显
著差异。Docker 是一个完整的容器平台, 包括容器运行时、镜像管理和容器编排
工具。相比之下, Containerd 是一个更轻量级的容器运行时, 它专注于容器的生
命周期管理, 并且可以与多种容器镜像和编排工具集成。
2.2.1 架构差异
Docker 的架构是单体式的, 其中 Docker 守护进程负责所有容器相关的任务,
包括镜像的拉取和存储、容器的创建和销毁。而 Containerd 采用了微服务架构,
它将容器的生命周期管理、镜像的拉取和存储、网络和存储驱动等功能分解为
独立的组件, 这些组件通过 gRPC 接口进行通信。
2.2.1.1 示例代码
以下是一个使用 Docker 和 Containerd 分别创建容器的示例代码:
#
使用
Docker
创建容器
import docker
client = docker.from_env()
container = client.containers.run("nginx", detach=True)
#
使用
Containerd
创建容器
import containerd
client = containerd.Client()
container = client.containers.create("nginx")
container.start()
在这个示例中, 我们可以看到 Docker 和 Containerd 的 API 调用方式有所不
同。Docker 使用 Python 的 Docker SDK, 而 Containerd 使用 Python 的 Containerd
SDK。此外, Docker 的容器创建和启动是通过一个函数调用来完成的, 而
Containerd 则需要先创建容器, 然后单独调用 start 方法来启动容器。
2.2.2 集成与兼容性
Containerd 的一个重要优势是它与多种容器镜像和编排工具的集成和兼容
性。Containerd 可以与 Docker、OCI 镜像格式、CRI-O 和 Kubernetes 等工具和平
台无缝集成。这意味着, 即使在 Docker 环境中, 也可以使用 Containerd 作为容器
运行时, 从而提高容器的性能和安全性。
5
2.2.2.1 示例配置
以下是一个示例配置, 展示了如何在 Docker 环境中使用 Containerd:
{
"version": 2,
"plugins": {
"io.containerd.grpc.v1.cri": {
"containerd_config_path": "/etc/containerd/config.toml"
},
"io.containerd.internal.v1.cri": {
"sandbox_image": "k8s.gcr.io/pause:3.2"
}
}
}
在这个配置中, containerd_config_path 指定了 Containerd 的配置文件路径,
而 sandbox_image 指定了 Kubernetes 的暂停容器镜像。通过这种方式, Docker
可以与 Containerd 集成, 从而在 Docker 环境中使用 Containerd 作为容器运行时。
2.2.3 总结
Kubernetes 与 Containerd 的结合为容器编排和管理提供了一个强大的平台。
Containerd 的轻量级架构和广泛的集成能力使其成为 Kubernetes 集群的理想容
器运行时。通过理解 Kubernetes 与 Containerd 的关系以及 Docker 与 Containerd
的区别, 我们可以更好地设计和管理云原生应用的基础设施。
3 安装与配置 Containerd
3.1 在单节点上安装 Containerd
Containerd 是一个开源的容器运行时,它提供了容器和容器镜像的管理功
能。在单节点上安装 Containerd,是构建集群管理基础的第一步。以下是在
Ubuntu 系统上安装 Containerd 的步骤:
3.1.1 安装依赖
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl gnupg lsb-release
3.1.2 添加 GPG 密钥
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /usr/share/ke
yrings/docker-archive-keyring.gpg
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