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容器应用学习笔记：containerd 篇

news 2025/9/12 5:26:15

containerd

1. 什么是 containerd

1.1 containerd 的前世今生

2013年docker公司在推出docker产品后,由于其对全球技术产生了一定的影响力，Google公司明显感觉到自己公司内部所使用的Brog系统江湖地位受到的威胁，希望Docker公司能够与自己联合打造一款开源的容器运行时作为Docker核心依赖，但Docker公司拒绝了

接着Google公司联合RedHat、IBM等公司说服Docker公司把其容器核心技术libcontainer捐给中立社区(OCI,Open Container Intiative)，并更名为runC。为了进一步遏制Docker在未来技术市场影响力，避免在容器市场上Docker一家独大，Google公司带领导RedHat、IBM等成立了CNCF(Cloud Native Computing Fundation)基金会，即云原生计算基金会

CNCF的目标很明确，既然在容器应用领域无法与Docker相抗衡，那就做Google更有经验的技术市场：大规模容器编排应用场景，Google公司把自己内部使用的Brog系统开源：Kubernetes，也就是我们今天所说的云原生技术生态。

2016年Docker公司推出了Docker Swarm，意在一统Docker生态，让Docker既可以实现容器应用管理，也可以实现大规模容器编排，经过近1年左右时间的市场验证后，发现在容器编排方面无法独立抗衡kubernetes,所以Docker公司于2017年正式宣布原生支持Kubernetes,至此，Docker在大规模容器编排应用市场败下阵来，但是Docker依然不甘心失败，把Docker核心依赖Containerd捐给了CNCF，依此说
明Docker依旧是一个PaaS平台。

2020年CNCF基金会宣布Kubernetes 1.20版本将不再仅支持Docker容器管理工具，此事的起因主要也与Docker捐给CNCF基金会的Containerd有关，早期为了实现Kubernetes能够使用Docker实现容器管理，专门在Kubernetes组件中集成一个shim（垫片）技术，用来将Kubernetes容器运行时接口（CRI，Container Runntime Interface）调用翻译成Docker的API,这样就可以很好地使用Docker了

但是随着Kubernetes在全球技术市场的广泛应用，有更多的容器管理工具的出现，它们都想能够借助于Kubernetes被用户所使用，所以就提出标准化容器运行时接口，只要适配了这个接口就可以集成到Kubernetes生态当中，所以Kubernetes取消了对shim的维护，并且由于Containerd技术的成功，可以实现无缝对接Kubernetes，所以接下来Kubernetes容器运行时的主角是Containerd。

1.2 containerd 架构

Containerd设计的目的是为了嵌入到Kubernetes中使用，它是一个工业级的容器运行时，不提供给开发人员和终端用户直接使用，这样就避免了与Docker产生竞争，但事实上，Containerd已经实现大多数容器管理功能，例如：容器生命周期管理、容器镜像传输和管理、容器存储与网络管理等。

在这里插入图片描述

Containerd 采用标准的 C/S 架构，服务端通过 GRPC 协议提供稳定的 API，客户端通过调用服务端的 API 进行高级的操作

为了实现解耦，Containerd 将不同的职责划分给不同的组件，每个组件就相当于一个子系统（subsystem）。连接不同子系统的组件被称为模块。

Containerd 两大子系统为：

Bundle : 在 Containerd 中，Bundle 包含了配置、元数据和根文件系统数据，你可以理解为容器的文件系统。而 Bundle 子系统允许用户从镜像中提取和打包 Bundles。
Runtime : Runtime 子系统用来执行 Bundles，比如创建容器。

其中，每一个子系统的行为都由一个或多个模块协作完成（架构图中的 Core 部分）。每一种类型的模块都以插件的形式集成到 Containerd 中，而且插件之间是相互依赖的。

例如，上图中的每一个长虚线的方框都表示一种类型的插件，包括 Service Plugin、Metadata Plugin、GC Plugin、Runtime Plugin 等，其中 Service Plugin 又会依赖 Metadata Plugin、GC Plugin 和 Runtime Plugin。

每一个小方框都表示一个细分的插件，例如 Metadata Plugin 依赖 Containers Plugin、Content Plugin 等

2. 安装 containerd

2.1 使用 yum 安装

安装必要软件包

[root@localhost ~ 11:25:27]# yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2

添加 yum 仓库

[root@localhost ~ 11:29:55]# yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo

安装 containerd 软件包

[root@localhost ~ 11:31:22]# yum install -y containerd.io

启动服务并设置开机自启

[root@localhost ~ 11:34:07]# systemctl enable containerd --now

验证安装

# 查看 containerd 版本号
[root@localhost ~ 11:34:55]# ctr version
Client:Version:  1.6.32Revision: 8b3b7ca2e5ce38e8f31a34f35b2b68ceb8470d89Go version: go1.21.10Server:Version:  1.6.32Revision: 8b3b7ca2e5ce38e8f31a34f35b2b68ceb8470d89UUID: 8cf66889-2409-4878-a247-95e0378f4007

2.2 使用二进制安装

通过 GitHub 拉取 Containerd v1.6.32 版本的软件包

wget https://github.com/containerd/containerd/releases/download/v1.6.32/cri-containerd-cni-1.6.32-linux-amd64.tar.gz

解压软件包

mkdir containerd
tar -xvf cri-containerd-cni-1.6.32-linux-amd64.tar.gz -C ./containerd

安装

[root@localhost ~ 13:47:29]# cd containerd/
# 复制 containerd 运行时文件至系统
[root@localhost containerd 13:48:32]# cp usr/local/bin/* /usr/local/bin
# 复制 containerd.service 文件至系统
[root@localhost containerd 13:48:51]# cp etc/systemd/system/containerd.service /usr/lib/systemd/system
# 生成 containerd 默认模块配置文件
[root@localhost containerd 13:49:39]# mkdir /etc/containerd
[root@localhost containerd 13:49:58]# containerd config default > /etc/containerd/config.toml

启动服务并验证

[root@localhost containerd 13:50:43]# systemctl enable containerd --now
[root@localhost containerd 13:51:25]# ctr version
Client:Version:  v1.6.32Revision: 8b3b7ca2e5ce38e8f31a34f35b2b68ceb8470d89Go version: go1.21.10Server:Version:  v1.6.32Revision: 8b3b7ca2e5ce38e8f31a34f35b2b68ceb8470d89UUID: 0a6b1f50-4cb7-48e3-82ea-1eb8b40fbb4b

安装 runC

由于二进制包中提供的 runC 默认需要系统中安装 seccomp 支持，需要单独安装，且不同版本 runC 对 seccomp 版本要求一致，所以建议单独下载 runC 二进制包进行安装，里面包含了 seccomp 模块支持

# 1. 下载软件包
[root@localhost ~ 19:57:37]# wget https://github.com/opencontainers/runc/releases/download/v1.3.0/runc.amd64# 2. 安装 runC
[root@localhost ~ 19:58:00]# mv runc.amd64 /usr/sbin/runc# 3. 为 runC 添加可执行权限
[root@localhost ~ 19:58:22]# chmod +x /usr/sbin/runc# 4. 验证安装
[root@localhost ~ 19:58:42]# runc -v
runc version 1.3.0
commit: v1.3.0-0-g4ca628d1
spec: 1.2.1
go: go1.23.8
libseccomp: 2.5.6

3. Containerd 原生命令

Containerd 使用 ctr 命令进行操作

3.1 镜像管理

使用 ctr images|image|i 命令对镜像进行管理，关键字 images、image、i 都用于管理镜像

3.1.1 查看镜像

使用 ctr images|image|i list|ls 命令可以查看镜像列表

ctl image list
ctl l ls

3.1.2 下载镜像

使用 ctr 命令拉取镜像时，需要在镜像名及标签前加上镜像地址，直接使用镜像名及标签将无法正常拉取镜像

使用 ctr image pull 命令拉取镜像，语法如下

ctr i pull 镜像地址/镜像名:标签# 示例
[root@localhost ~ 13:58:37]# ctr i pull 3fexxxxxxxxxxxxxxxxxxxx9c4.mirror.swr.myhuaweicloud.com/library/nginx:latest
[root@localhost ~ 13:59:02]# ctr image ls
REF                         TYPE                                        DIGEST              SIZE        PLATFORMS                                   LABELS 
3fe.../library/nginx:latest application/vnd.oci.image.index.v1+json     sha256:d5f2...25e   69.0 MiB    linux/386,linux/amd64,...,unkn own/unknown   -

3.1.3 挂载镜像

使用 ctr image mount 命令挂载镜像，语法如下：

ctr image mount 镜像名 挂载点# 示例
[root@localhost ~ 14:00:25]# ctr images mount 3fexxxxxxxxxxxxxxxxxxxx9c4.mirror.swr.myhuaweicloud.com/library/nginx:latest /mnt
[root@localhost ~ 14:01:02]# ls /mnt
bin   dev   docker-entrypoint.sh  home  lib64  mnt  proc  run   srv  tmp  var  boot  docker-entrypoint.d  etc

3.1.4 导出镜像

使用 ctr image export 命令导出镜像，语法如下：

ctr image export [--platform PLATFORM] 导出的镜像名 镜像名# 示例
[root@localhost ~ 14:02:31]# ctr i export --platform linux/amd64 nginx.img 3fexxxxxxxxxxxxxxxxxxxx9c4.mirror.swr.myhuaweicloud.com/library/nginx:latest

3.1.5 删除镜像

使用 ctr image rm 命令删除镜像，语法如下：

ctr image rm 镜像ID# 注：镜像ID必须完整# 示例
[root@localhost ~ 19:28:55]# ctr image ls
REF                     TYPE                              DIGEST               SIZE         PLATFORMS                                   LABELS 
3fea.../nginx:latest    application/...+json              sha256:d5f28...f25e  69.0 MiB     linux/386,linux/amd64,...,unknown/unknown   -      
# 删除 3fea... 镜像
[root@localhost ~ 19:33:50]# ctr image rm 3fexxxxxxxxxxxxxxxxxxxx9c4.mirror.swr.myhuaweicloud.com/library/nginx:latest

3.1.6 镜像导入

使用 ctr image import 命令导入镜像，语法如下：

ctr image import --platform PLANTFORM 镜像文件名# 示例：将之前打包的 nginx 镜像导入
[root@localhost ~ 19:40:49]# ctr i import --platform linux/amd64 nginx.img
unpacking 3fe.../nginx:latest (sha256:d5f...25e)...done # Success

3.1.7 修改镜像标签

使用 ctr image tag 命令修改镜像标签，语法如下：

ctr image tag 镜像名 新标签名# 示例
[root@localhost ~ 19:46:32]# ctr i tag 3fexxxxxxxxxxxxxxxxxxxx9c4.mirror.swr.myhuaweicloud.com/library/nginx:latest nginx:latest
[root@localhost ~ 19:46:35]# ctr i ls
REF                     TYPE                    DIGEST              SIZE        PLATFORMS                       LABELS 
3fe.../nginx:latest     application...+json     sha256:d5f...25e    69.0 MiB    linux/386,...,unknown/unknown   -      
nginx:latest            application...+json     sha256:d5f...25e    69.0 MiB    linux/386,...,unknown/unknown   -
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