K8s 容器运行时从 Docker 切换到 containerd

一、引言

在容器化技术的世界里，Kubernetes（K8s）无疑是最具影响力的编排工具之一。而容器运行时作为 K8s 的关键组成部分，对于容器的创建、运行和管理起着至关重要的作用。Docker 曾经是 K8s 中最常用的容器运行时，但随着技术的发展，containerd 逐渐崭露头角，并成为越来越多用户的选择。本文将深入探讨 K8s 容器运行时从 Docker 切换到 containerd 的原因、过程和优势，并详细介绍具体的操作步骤。

二、Docker 与 containerd 的简介

1. Docker

Docker 是一个开源的容器化平台，它提供了一种便捷的方式来创建、部署和运行容器。Docker 通过使用镜像来打包应用程序及其依赖项，使得应用程序可以在不同的环境中快速部署和运行。
Docker 的架构包括 Docker 引擎、Docker 镜像、Docker 容器和 Docker 仓库等组件。Docker 引擎是核心组件，负责创建和管理容器。Docker 镜像则是容器的模板，包含了应用程序及其依赖项。Docker 容器是运行中的实例，由 Docker 引擎根据镜像创建。Docker 仓库用于存储和分发镜像。

2. containerd

containerd 是一个工业级的容器运行时，它专注于容器的运行时管理，提供了高效、可靠的容器运行环境。containerd 被设计为可嵌入到其他系统中，如 Kubernetes，以提供容器运行时的功能。
containerd 的架构相对简单，主要由 containerd 守护进程和 containerd-shim 进程组成。containerd 守护进程负责管理容器的生命周期，包括创建、启动、停止和删除容器。containerd-shim 进程则负责在容器运行时与容器进行交互，确保容器的隔离性和安全性。

三、为什么要从 Docker 切换到 containerd

1.更好的性能和资源利用率

containerd 被设计为轻量级的容器运行时，相比 Docker 具有更好的性能和资源利用率。containerd 直接与 Linux 内核的容器技术（如 cgroups 和 namespaces）进行交互，减少了中间层的开销，从而提高了容器的启动速度和运行效率。
此外，containerd 对资源的管理更加精细，可以更好地控制容器的内存、CPU 和磁盘使用，提高资源的利用率。

2. 更紧密的与 Kubernetes 集成

Kubernetes 从 1.20 版本开始，默认的容器运行时从 Docker 切换到了 containerd。这意味着 Kubernetes 与 containerd 的集成更加紧密，可以更好地利用 containerd 的特性和功能。
例如，Kubernetes 可以通过 containerd 的 CRI（Container Runtime Interface）实现对容器的更精细的管理，包括容器的健康检查、资源限制和日志收集等。

3. 更好的安全性

containerd 提供了更强大的安全功能，包括容器的隔离性、访问控制和安全策略等。containerd 通过使用 Linux 内核的安全机制，如 seccomp 和 AppArmor，来限制容器的权限，提高容器的安全性。
此外，containerd 还支持多种安全认证方式，如 TLS 和 OAuth2，可以确保容器的通信安全。

4. 更好的可扩展性和灵活性

containerd 是一个可扩展的容器运行时，可以通过插件的方式来扩展其功能。用户可以根据自己的需求，开发和安装自定义的插件，以满足特定的业务需求。
同时，containerd 也支持多种容器格式，如 OCI（Open Container Initiative）和 Docker 镜像格式，使得用户可以在不同的容器生态系统中进行选择和切换。

四、切换过程

1. 评估和准备

在进行切换之前，首先需要对当前的环境进行评估，确定切换的可行性和影响。评估的内容包括：
- 现有应用程序对 Docker 的依赖程度。
- 容器的数量和规模。
- 网络和存储配置。
- 监控和日志系统。
根据评估结果，制定切换计划，包括切换的时间、步骤和风险应对措施。同时，还需要准备好切换所需的工具和资源，如 containerd 的安装包、配置文件和文档等。

2. 安装和配置 containerd

安装 containerd 可以通过多种方式进行，如使用包管理器、二进制安装或容器化安装等。具体的安装方法可以根据不同的操作系统和环境进行选择。以下是在 Ubuntu 系统上使用包管理器安装 containerd 的步骤：
更新软件包列表：


apt update 
apt install containerd

在安装完成后，需要对 containerd 进行配置，以满足特定的业务需求。配置的内容包括：

容器存储驱动。containerd 支持多种存储驱动，如 overlay2、aufs 等。可以根据实际情况选择合适的存储驱动。
网络配置。可以配置 containerd 使用的网络插件，如 CNI（Container Network Interface）插件。
安全认证方式。可以配置 containerd 使用的安全认证方式，如 TLS 和 OAuth2。
日志收集和监控配置。可以配置 containerd 的日志收集和监控方式，如使用 Prometheus 和 Grafana 进行监控。

1. 迁移容器和镜像

在切换过程中，需要将现有的容器和镜像从 Docker 迁移到 containerd。迁移的方法可以根据不同的情况进行选择，如：
- 对于正在运行的容器，可以使用 Kubernetes 的滚动更新功能，逐步将容器从 Docker 切换到 containerd。具体步骤如下：
修改 Kubernetes 集群中节点的 kubelet 配置文件，将容器运行时从 Docker 切换到 containerd。
使用 kubectl 命令逐步更新 Deployment、StatefulSet 等资源对象，使容器在更新过程中使用 containerd 运行时。
对于离线的容器和镜像，可以使用工具如 skopeo 进行迁移。以下是使用 skopeo 迁移 Docker 镜像到 containerd 的步骤：


apt install skopeo   - 查找要迁移的 Docker 镜像的名称和标签：docker images   - 使用 skopeo 命令将 Docker 镜像复制到 containerd 存储库：skopeo copy docker://docker-image-name:tag docker-daemon://containers-storage:containers-storage:tag

在迁移过程中，需要注意容器和镜像的兼容性问题，确保迁移后的容器可以正常运行。

1. 测试和验证

在完成迁移后，需要对新的容器运行时进行测试和验证，确保其功能和性能符合预期。测试的内容包括：

容器的创建、启动、停止和删除。
容器的网络和存储功能。
容器的资源限制和监控功能。
应用程序的兼容性和稳定性。如果发现问题，需要及时进行排查和修复，确保切换的顺利进行。

2. 切换和监控

在测试和验证通过后，可以正式将容器运行时从 Docker 切换到 containerd。切换的方法可以根据不同的环境进行选择，如：

-对于 Kubernetes 集群，可以通过修改 kubelet 的配置文件，将容器运行时从 Docker 切换到 containerd。具体步骤如下：
-编辑 kubelet 配置文件，将容器运行时设置为 containerd：


 vi /var/lib/kubelet/config.yaml

在文件中找到 containerRuntime 字段，将其值设置为 containerd。

重启 kubelet 服务：


sudo systemctl restart kubelet

对于独立的容器运行环境，可以直接停止 Docker 服务，启动 containerd 服务。

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