容器技术已经成为现代软件开发和部署的核心工具。通过容器,开发者可以创建轻量级、便携的运行环境,从而简化应用程序的开发、测试和部署流程。在容器技术的生态系统中,容器运行时扮演着至关重要的角色。本篇文章将探讨低级和高级容器运行时的区别,并解释为什么 Kubernetes 选择 containerd 作为其默认的容器运行时。此外,我们还将介绍三种与 containerd 相关的 CLI 工具:ctr、crictl 和 nerdctl。
containerd 是一个高效、可靠的开源容器运行时,它被设计为从开发到生产环境的核心容器管理解决方案。containerd 的架构主要分为三个部分:生态系统 (Ecosystem)、平台 (Platform) 和客户端 (Client)。每个部分在整个系统中扮演着不同的角色,协同工作以提供全面的容器管理功能。
containerd 的生态系统包括一系列与其集成的工具和组件,这些工具和组件扩展了 containerd 的功能并增强了其适用性。
containerd 的平台层是整个系统的核心,负责管理和调度容器运行时的所有基本操作。这个层次的主要组件包括:
containerd 的客户端提供用户与 containerd 平台交互的方式。主要的客户端工具包括:
开放容器倡议 (Open Container Initiative,OCI) 是一个旨在制定开放标准的行业组织。它由 Docker 公司于2015年6月提出,并在 Linux 基金会的支持下成立。OCI 的主要目标是通过定义标准化的容器格式和运行时,促进容器技术的互操作性和一致性。在容器技术快速发展的过程中,不同的容器运行时和格式逐渐涌现,导致了兼容性和互操作性问题。为了应对这些挑战,OCI 提出了一套统一的标准,确保不同容器工具和平台之间的兼容性和互操作性。
镜像规范 (Image Specification) 运行时规范 (Runtime Specification) 分发规范 (Distribution Specification)
镜像规范定义了容器镜像的格式和内容,确保镜像可以在不同的容器运行时和平台上兼容使用。镜像规范的主要内容包括:
运行时规范定义了容器的运行环境和行为,确保容器可以在不同的容器运行时上以一致的方式执行。运行时规范的主要内容包括:
分发规范定义了容器镜像的分发方法和协议,确保镜像可以高效、安全地在不同的注册表和客户端之间传输。分发规范的主要内容包括:
了解了 OCI 规范后,我们再来看看什么是低级和高级容器运行时的区别。了解这些区别有助于我们更好地理解容器运行时的选择和优化,确保在不同的应用场景中能够选择最合适的工具,从而提高系统性能和管理效率。
低级容器运行时 (low-level container runtime) 是指那些直接与操作系统内核交互,负责创建和管理容器进程的运行时。它们通常提供最基本的容器管理功能,例如启动、停止和删除容器。低级运行时的一个典型例子是 runc。低级容器运行时的主要特点包括:
高级容器运行时 (high-level container runtime) 在低级运行时之上构建,提供更丰富的功能和更高层次的抽象。例如,它们可以管理容器镜像、网络、存储等方面。containerd 是一个典型的高级容器运行时。高级容器运行时的主要特点包括:
低级和高级容器运行时的主要区别在于其功能的广度和抽象层次。低级运行时更贴近系统底层,提供基本的容器管理功能,适合需要精细控制和优化的场景。高级运行时则提供更丰富的功能,简化了容器管理和操作,适合开发和运维人员使用,帮助他们专注于应用程序本身,而不必关注底层的实现细节。
Kubernetes 是一个用于自动化部署、扩展和管理容器化应用程序的开源平台。在其早期版本中,Kubernetes 主要使用 Docker 作为容器运行时。然而,随着容器生态系统的发展,Kubernetes 社区决定采用更为专用和轻量级的 containerd 作为默认的容器运行时。
containerd 是一个工业级的容器运行时,专为性能和稳定性设计。它提供了核心的容器管理功能,如镜像管理、容器执行和存储管理。containerd 的设计目标是简单、高效和与 Kubernetes 的深度集成。其主要优点包括:
Kubernetes 选择 containerd 作为默认的容器运行时有几个主要原因:
https://containerd.io/
[root@anolis89 containerd]## wget https://github.com/containerd/containerd/releases/download/v1.7.14/containerd-1.7.14-linux-amd64.tar.gz
[root@anolis89 containerd]## tar -zxvf cri-containerd-1.7.14-linux-amd64.tar.gz -C /
[root@anolis89 containerd]## mkdir /etc/containerd/
[root@anolis89 containerd]## containerd congfig default > /etc/containerd/config.toml
[root@anolis89 containerd]## systemctl start containerd && systemctl enable containerd
[root@anolis89 containerd]## ctr version
定义和功能 ctr 是一个用于测试和调试 containerd 的轻量级 CLI 工具。它提供了一些基本的命令,可以用于快速验证 containerd 的功能。使用场景及实例 ctr 主要用于开发和测试环境,例如开发者需要验证 containerd 是否正确安装和配置时,可以使用 ctr 运行一些基本的测试命令。
ctr version
ctr images pull docker.io/library/busybox:latest
ctr run -t --rm docker.io/library/busybox:latest busybox sh
定义和功能 crictl 是一个用于与 Kubernetes CRI (Container Runtime Interface) 交互的 CLI 工具。它提供了一组命令,可以用于检查和管理通过 CRI 运行的容器和镜像。使用场景及实例 crictl 主要用于 Kubernetes 环境下的容器管理。例如,管理员可以使用 crictl 查看当前运行的容器、检查容器日志或执行容器操作。
crictl ps
crictl logs <container_id>
crictl exec <container_id> <command>
定义和功能 nerdctl 是专为 Containerd 设计的轻量级命令行工具,它的诞生旨在为那些从 Docker 转向 Containerd 的用户提供一个熟悉的操作界面。使用场景及实例 nerdctl 适合那些熟悉 Docker CLI 但希望使用 containerd 的用户。例如,开发者可以使用 nerdctl 来构建和运行容器,而不需要学习全新的命令集合。
nerdctl 与 Docker 的区别:
nerdctl run -d --name nginx -p 80:80 nginx
nerdctl build -t myimage .
nerdctl network create mynetwork
containerd 作为一个轻量级、高性能和稳定的容器运行时,已经成为 Kubernetes 的首选。通过专注于核心功能和深度集成,containerd 为容器管理提供了高效的解决方案。ctr、crictl 和 nerdctl 等 CLI 工具进一步丰富了 containerd 的功能,帮助开发者和运维人员更好地管理和调试容器。展望未来,containerd 有望继续在容器技术领域发挥重要作用,推动容器生态系统的发展和创新。