引言
随着云原生技术的快速发展，容器运行时技术栈正在经历深刻变革。从Docker一家独大到Kubernetes生态下的多元化选择，Containerd作为新一代容器运行时标准，正在成为企业级容器平台的核心基石。本文将带你深入了解Containerd的技术演进、架构设计和实战应用。
一、Kubernetes与Docker的世纪变革
1. 从共生到分离：K8s放弃Docker的背后
关键对比：
运行时 | CRI支持 | 适配层 | 通信开销 | 推荐程度 |
|---|---|---|---|---|
Docker | 不支持 | Dockershim | 高 | ❌ 不推荐 |
Containerd | 原生支持 | 无 | 低 | ✅ 推荐 |
CRI-O | 原生支持 | 无 | 低 | ✅ 推荐 |
迁移策略：1.24版本后的Docker使用
对于仍需使用Docker的场景，可以通过cri-dockerd实现兼容：
# 安装cri-dockerd适配器 wget https://github.com/Mirantis/cri-dockerd/releases/download/v0.3.1/cri-dockerd-0.3.1.amd64.tgz tar -xzf cri-dockerd-0.3.1.amd64.tgz sudo mv cri-dockerd /usr/local/bin/ # 创建systemd服务 cat <<EOF | sudo tee /etc/systemd/system/cri-docker.service [Unit] Description=CRI Interface for Docker Application Container Engine Documentation=https://docs.mirantis.com After=network-online.target docker.service Wants=network-online.target [Service] Type=notify ExecStart=/usr/local/bin/cri-dockerd --container-runtime-endpoint fd:// Restart=always RestartSec=2s [Install] WantedBy=multi-user.target EOF # 配置kubelet使用cri-dockerd cat <<EOF | sudo tee /etc/default/kubelet KUBELET_EXTRA_ARGS="--container-runtime=remote \ --container-runtime-endpoint=unix:///var/run/cri-dockerd.sock \ --image-service-endpoint=unix:///var/run/cri-dockerd.sock" EOF二、Containerd深度解析与安装部署
1. Containerd架构设计
Containerd最初是Docker的核心组件，2016年捐赠给CNCF基金会后独立发展，成为云原生生态的基础设施。
2. 生产环境安装指南
2.1 系统准备与依赖安装
#!/bin/bash # install-containerd.sh # 1. 系统环境检查 echo " 检查系统环境..." if [[ $(id -u) -ne 0 ]]; then echo " 请使用root权限执行此脚本" exit 1 fi # 检查操作系统 OS_ID=$(grep "^ID=" /etc/os-release | cut -d= -f2 | tr -d '"') OS_VERSION_ID=$(grep "^VERSION_ID=" /etc/os-release | cut -d= -f2 | tr -d '"') echo "系统: $OS_ID $OS_VERSION_ID" # 2. 安装依赖 echo " 安装依赖包..." case $OS_ID in "centos"|"rhel"|"rocky"|"almalinux") yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2 yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo ;; "ubuntu"|"debian") apt-get update apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl gnupg lsb-release curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | gpg --dearmor -o /usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable" | tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null apt-get update ;; *) echo " 不支持的操作系统: $OS_ID" exit 1 ;; esac # 3. 安装Containerd echo " 安装Containerd..." if command -v apt-get &> /dev/null; then apt-get install -y containerd.io elif command -v yum &> /dev/null; then yum install -y containerd.io fi # 4. 查看可用版本 echo " 查看可用版本:" yum list --showduplicates containerd.io 2>/dev/null || apt-cache madison containerd.io 2>/dev/null # 5. 配置Containerd echo " 生成默认配置..." mkdir -p /etc/containerd containerd config default > /etc/containerd/config.toml # 修改配置以使用systemd cgroup sed -i 's/SystemdCgroup = false/SystemdCgroup = true/g' /etc/containerd/config.toml # 6. 启动服务 echo " 启动Containerd服务..." systemctl daemon-reload systemctl enable --now containerd systemctl status containerd --no-pager # 7. 验证安装 echo "验证安装..." containerd --version ctr version echo " Containerd安装完成！"三、Containerd核心命令实战
1. 镜像管理：从Docker到Containerd的思维转变
3.1 镜像拉取与管理对比
# Docker方式（熟悉的操作） docker pull nginx:1.20 docker images docker tag nginx:1.20 my-nginx:v1 docker save nginx:1.20 -o nginx.tar docker rmi nginx:1.20 # Containerd方式（需要适应的新语法） # 必须使用完整镜像地址！ ctr images pull docker.io/library/nginx:1.20 ctr images ls ctr tag docker.io/library/nginx:1.20 docker.io/library/my-nginx:v1 ctr images export nginx.tar docker.io/library/nginx:1.20 ctr images rm docker.io/library/nginx:1.203.2 多平台镜像处理
# 查看镜像支持的平台 ctr images ls --format json | jq -r '.[] | "\(.name) - \(.target.platform.os)/\(.target.platform.architecture)"' # 拉取特定平台的镜像 ctr images pull --platform linux/amd64 docker.io/library/nginx:1.20 ctr images pull --platform linux/arm64 docker.io/library/nginx:1.20 # 拉取所有平台的镜像（用于导出/导入） ctr images pull --all-platforms docker.io/library/nginx:1.20 # 导出多平台镜像 ctr images export --all-platforms nginx-multi.tar docker.io/library/nginx:1.20 # 导入多平台镜像 ctr images import nginx-multi.tar2. 容器管理：创建、运行与监控
2.1 容器生命周期管理
#!/bin/bash # containerd_container_demo.sh echo " Containerd容器生命周期管理演示" # 1. 创建容器（不启动） echo "1. 创建nginx容器..." ctr containers create \ --snapshotter overlayfs \ --net-host \ docker.io/library/nginx:1.20 \ nginx-demo echo " 容器创建完成，查看容器列表：" ctr containers ls # 2. 启动容器任务 echo -e "\n2. 启动容器任务..." ctr task start -d nginx-demo echo " 任务启动完成，查看任务列表：" ctr task ls # 3. 查看容器进程 echo -e "\n3. 查看容器内进程：" ctr task ps nginx-demo # 4. 进入容器 echo -e "\n4. 进入容器执行命令：" echo "当前时间：" && ctr task exec --exec-id demo1 nginx-demo date echo "Nginx版本：" && ctr task exec --exec-id demo2 nginx-demo nginx -v # 5. 暂停与恢复 echo -e "\n5. 暂停容器任务..." ctr task pause nginx-demo sleep 2 echo "任务状态：" && ctr task ls echo -e "\n恢复容器任务..." ctr task resume nginx-demo echo "任务状态：" && ctr task ls # 6. 停止容器 echo -e "\n6. 停止容器任务..." ctr task kill nginx-demo ctr task rm nginx-demo # 7. 删除容器 echo -e "\n7. 删除容器..." ctr containers rm nginx-demo echo -e "\n 容器生命周期演示完成！" echo "最终容器列表：" ctr containers ls3. 网络配置：从无网络到生产就绪
3.1 Containerd默认网络限制
3.2 使用CNI插件配置网络
#!/bin/bash # setup-containerd-cni.sh echo " 配置Containerd CNI网络" # 1. 安装CNI插件 echo "1. 安装CNI插件..." CNI_VERSION="v1.3.0" mkdir -p /opt/cni/bin curl -L "https://github.com/containernetworking/plugins/releases/download/${CNI_VERSION}/cni-plugins-linux-amd64-${CNI_VERSION}.tgz" \ | tar -C /opt/cni/bin -xz # 2. 创建网络配置 echo "2. 创建网络配置..." mkdir -p /etc/cni/net.d cat > /etc/cni/net.d/10-mynet.conf << EOF { "cniVersion": "0.4.0", "name": "mynet", "type": "bridge", "bridge": "cni0", "isGateway": true, "ipMasq": true, "ipam": { "type": "host-local", "subnet": "10.22.0.0/16", "routes": [ { "dst": "0.0.0.0/0" } ] } } EOF # 3. 配置Containerd使用CNI echo "3. 配置Containerd..." cat >> /etc/containerd/config.toml << EOF [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".cni] bin_dir = "/opt/cni/bin" conf_dir = "/etc/cni/net.d" EOF # 4. 重启Containerd echo "4. 重启Containerd..." systemctl restart containerd # 5. 测试网络 echo "5. 测试网络配置..." cat > /tmp/test-cni.json << EOF { "cniVersion": "0.4.0", "name": "mynet", "type": "bridge", "bridge": "cni0", "isGateway": true, "ipMasq": true, "ipam": { "type": "host-local", "subnet": "10.22.0.0/16", "routes": [ { "dst": "0.0.0.0/0" } ] } } EOF # 创建测试容器 ctr run --runtime=io.containerd.runc.v2 --net-host \ docker.io/library/alpine:latest test-cni sh -c "ip addr show" echo " CNI网络配置完成！"五、总结
1. 技术选型决策矩阵
2. 核心命令对比速查表
操作类别 | Docker命令 | Containerd命令 | 关键差异 |
|---|---|---|---|
镜像拉取 |
|
| 必须完整镜像地址 |
镜像列表 |
|
| 输出格式更详细 |
镜像导出 |
|
| 需指定完整名称 |
镜像导入 |
|
| 语法更简单 |
创建容器 |
|
| 需指定镜像完整地址 |
启动容器 |
|
| 通过task子命令 |
进入容器 |
|
| 需指定exec-id |
查看进程 |
|
| 输出格式不同 |
停止容器 |
|
| 命令名称不同 |
删除容器 |
|
| 语法类似 |
Containerd作为云原生时代的容器运行时标准，代表了从Docker垄断到开放生态的重要转变。通过本文的学习，你应该已经掌握了：
技术演进背景：理解K8s放弃Docker的历史必然性
核心架构设计：掌握Containerd的模块化设计思想
实战操作技能：熟练使用ctr命令进行日常管理
生产环境部署：具备企业级部署和调优能力
迁移规划能力：能够制定和执行从Docker到Containerd的迁移方案
记住，技术选型没有绝对的对错，只有适合与否。对于不同场景：
个人开发/学习：Docker仍然是最佳选择
中小规模生产：可以考虑Docker + cri-dockerd
大规模Kubernetes集群：Containerd是官方推荐方案
OpenShift/RHEL生态：CRI-O是更好的选
容器技术的未来是多元化的，掌握Containerd是构建云原生技能栈的重要
