【云原生】Containerd ctr 和 crictl 客户端命令介绍与实战操作（nerdctl ）

liugp 2023-03-28 原文

一、概述

作为接替Docker运行时的Containerd在早在Kubernetes1.7时就能直接与Kubelet集成使用，只是大部分时候我们因熟悉Docker，在部署集群时采用了默认的dockershim。在V1.24起的版本的kubelet就彻底移除了dockershim，改为默认使用Containerd了，当然也可以使用 cri-dockerd 适配器来将 Docker Engine 与 Kubernetes 集成。可以参考官方文档。

二、Containerd 常见命令操作

更换Containerd后，以往我们常用的docker命令也不再使用，取而代之的分别是 crictl 和 ctr 两个命令客户端。

crictl 是遵循CRI接口规范的一个命令行工具，通常用它来检查和管理kubelet节点上的容器运行时和镜像。
ctr 是 containerd 的一个客户端工具。
ctr -v 输出的是 containerd 的版本，crictl -v 输出的是当前 k8s 的版本，从结果显而易见你可以认为 crictl 是用于 k8s 的。
一般来说你某个主机安装了 k8s 后，命令行才会有 crictl 命令。而 ctr 是跟 k8s 无关的，你主机安装了 containerd 服务后就可以操作 ctr 命令。

使用crictl命令之前，需要先配置/etc/crictl.yaml如下：

runtime-endpoint: unix:///run/containerd/containerd.sock
image-endpoint: unix:///run/containerd/containerd.sock
timeout: 10
debug: false

也可以通过命令进行设置：

crictl config runtime-endpoint unix:///run/containerd/containerd.sock
crictl config image-endpoint unix:///run/containerd/containerd.sock

命令	docker	ctr（containerd）	crictl（kubernetes）
查看运行的容器	docker ps	ctr task ls/ctr container ls	crictl ps
查看镜像	docker images	ctr image ls	crictl images
查看容器日志	docker logs	无	crictl logs
查看容器数据信息	docker inspect	ctr container info	crictl inspect
查看容器资源	docker stats	无	crictl stats
启动/关闭已有的容器	docker start/stop	ctr task start/kill	crictl start/stop
运行一个新的容器	docker run	ctr run	无（最小单元为pod）
打标签	docker tag	ctr image tag	无
创建一个新的容器	docker create	ctr container create	crictl create
导入镜像	docker load	ctr image import	无
导出镜像	docker save	ctr image export	无
删除容器	docker rm	ctr container rm	crictl rm
删除镜像	docker rmi	ctr image rm	crictl rmi
拉取镜像	docker pull	ctr image pull	ctictl pull
推送镜像	docker push	ctr image push	无
登录或在容器内部执行命令	docker exec	无	crictl exec
清空不用的容器	docker image prune	无	crictl rmi --prune

更多命令操作，可以直接在命令行输入命令查看帮助。

docker --help
ctr --help
crictl --help

由于Containerd也有namespaces的概念，对于上层编排系统的支持，ctr 客户端主要区分了3个命名空间分别是k8s.io、moby和default，以上我们用crictl操作的均在k8s.io命名空间，使用ctr 看镜像列表就需要加上-n参数。crictl是只有一个k8s.io命名空间，但是没有-n参数。

【温馨提示】ctr images pull 拉取的镜像默认放在default，而crictl pull 和 kubelet 默认拉取的镜像都在k8s.io命名空间下。所以通过ctr导入镜像的时候特别注意一点，最好指定命名空间。

# 注意-n不能放在命令最后面，下面几行查看的镜像是一样的
ctr -n=k8s.io image ls
ctr -n k8s.io image ls

# crictl 没有-n参数，操作都在`k8s.io`命名空间下。
crictl image ls
crictl images
# crictl image list = ctr -n=k8s.io image list
# crictl image ls = ctr -n=k8s.io image ls
# crictl images = ctr -n=k8s.io image list
# crictl images = ctr -n=k8s.io image ls

# 使用ctr命令指定命名空间导入镜像
ctr -n=k8s.io image import dashboard.tar

#查看镜像，可以看到可以查询到了
crictl images

三、container 客户端工具 nerdctl

推荐使用nerdctl，使用效果与docker命令的语法一致github下载链接：https://github.com/containerd/nerdctl/releases

精简 (nerdctl--linux-amd64.tar.gz): 只包含nerdctl
完整 (nerdctl-full--linux-amd64.tar.gz): 包含 containerd, runc, and CNI等依赖

nerdctl 的目标并不是单纯地复制 docker 的功能，它还实现了很多 docker 不具备的功能，例如延迟拉取镜像（lazy-pulling）、镜像加密（imgcrypt）等。具体看nerdctl。

延迟拉取镜像功能可以参考这篇文章：Containerd 使用 Stargz Snapshotter 延迟拉取镜像

1）安装 nerdctl（精简版）

wget https://github.com/containerd/nerdctl/releases/download/v0.22.2/nerdctl-0.22.2-linux-amd64.tar.gz
# 解压
tar -xf nerdctl-0.22.2-linux-amd64.tar.gz

ln -s /opt/k8s/nerdctl/nerdctl /usr/local/bin/nerdctl

2）安装 nerdctl（完整版，这里不装）

wget https://github.com/containerd/nerdctl/releases/download/v0.22.2/nerdctl-full-0.22.2-linux-amd64.tar.gz
tar -xf nerdctl-full-0.16.0-linux-amd64.tar.gz -C /usr/local/

cp /usr/local/lib/systemd/system/*.service /etc/systemd/system/

启动服务buildkit

systemctl enable  buildkit containerd --now
systemctl status buildkit containerd

3）安装 buildkit 支持构建镜像

buildkit GitHub地址：https://github.com/moby/buildkit

使用精简版 nerdctl无法直接通过containerd构建镜像，需要与buildkit组全使用以实现镜像构建。当然你也可以安装上面的完整nerdctl；buildkit项目是Docker公司开源出来的一个构建工具包，支持OCI标准的镜像构建。它主要包含以下部分:

服务端buildkitd，当前支持runc和containerd作为worker，默认是runc；
客户端buildctl，负责解析Dockerfile，并向服务端buildkitd发出构建请求。

buildkit是典型的C/S架构，client和server可以不在一台服务器上。而nerdctl在构建镜像方面也可以作为buildkitd的客户端。

# https://github.com/moby/buildkit/releases
wget https://github.com/moby/buildkit/releases/download/v0.10.4/buildkit-v0.10.4.linux-amd64.tar.gz

tar -xf buildkit-v0.10.4.linux-amd64.tar.gz  -C /usr/local/

配置buildkit的启动文件，可以从这里下载：https://github.com/moby/buildkit/tree/master/examples/systemdbuildkit需要配置两个文件

/usr/lib/systemd/system/buildkit.socket

cat > /usr/lib/systemd/system/buildkit.socket <<EOF
[Unit]
Descriptinotallow=BuildKit
Documentatinotallow=https://github.com/moby/buildkit
[Socket]
ListenStream=%t/buildkit/buildkitd.sock
SocketMode=0660
[Install]
WantedBy=sockets.target
EOF

/usr/lib/systemd/system/buildkit.service

cat > /usr/lib/systemd/system/buildkit.service << EOF
[Unit]
Descriptinotallow=BuildKit
Requires=buildkit.socket
After=buildkit.socket
Documentatinotallow=https://github.com/moby/buildkit
[Service]
# Replace runc builds with containerd builds  
ExecStart=/usr/local/bin/buildkitd --addr fd://
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

启动buildkit

systemctl daemon-reload
systemctl enable buildkit --now

四、实战操作

1）修改containerd配置文件

可以参考我之前的文章：【云原生.大数据】镜像仓库Harbor对接MinIO对象存储

containerd config default > /etc/containerd/config.toml

配置如下：

[plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry]
      config_path = ""

      [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.auths]

      [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.configs]
        [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.configs."myharbor-minio.com".tls]
          insecure_skip_verify = true  #跳过认证
          ca_file = "/etc/containerd/myharbor-minio.com/ca.crt"
        [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.configs."myharbor-minio.com".auth]
          username = "admin"
          password = "Harbor12345"

      [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.headers]

      [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.mirrors]
        [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.mirrors."myharbor-minio.com"]
          endpoint = ["https://myharbor-minio.com"]

重启containerd

#重新加载配置
systemctl daemon-reload
#重启containerd
systemctl restart containerd

注意：这个配置文件是给crictl和kubelet使用，ctr是不可以用这个配置文件的，ctr 不使用 CRI，因此它不读取plugins."io.containerd.grpc.v1.cri"配置。

2）ctr 拉取推送镜像

# 推送镜像到harbor
ctr --namespace=k8s.io images push myharbor-minio.com/bigdata/minio:2022.8.22-debian-11-r0 --skip-verify --user admin:Harbor12345

# --namespace=k8s.io 指定命名空间，不是必须，根据环境而定
# --skip-verify 跳过认证
# --user 指定harbor用户名及密码

ctr  images pull --user admin:Harbor12345  --tlscacert=/etc/containerd/myharbor-minio.com/ca.crt myharbor-minio.com/bigdata/minio:2022.8.22-debian-11-r0

不想-u user:password每次必须使用 ctr pull/ctr push，可以使用nerdctl 。

3）镜像构建

cat > Dockerfile <<EOF
FROM nginx:alpine
RUN echo 'Hello Nerdctl From Containerd' > /usr/share/nginx/html/index.html
EOF

然后在文件所在目录执行镜像构建命令：

# 不加-n指定命名空间，crictl看不到，kubelet也不能使用它，默认在default命名空间下
nerdctl -n k8s.io build -t nginx:nerctl -f ./Dockerfile . 
### 参数解释
# -t：指定镜像名称
# . ：当前目录Dockerfile
# -f：指定Dockerfile路径
#  --no-cache：不缓存

4）打标签 tag

# crictl没有tag命令，只能使用nerdctl和ctr，必须指定命名空间，要不然kubelet无法使用。
ctr -n k8s.io i tag 
nerdctl -n k8s.io tag nginx:nerctl myharbor-minio.com/bigdata/nginx:nerctl
# ctr -n k8s.io tag nginx:nerctl myharbor-minio.com/bigdata/nginx:nerctl
# 查看镜像
nerdctl  -n k8s.io  images myharbor-minio.com/bigdata/nginx:nerctl

5）将镜像推送到 Harbor

第一种情况：http方式，配置如下：

# 以下两个哪个都可以
# mkdir -p /etc/docker/certs.d/myharbor-minio.com:443
mkdir -p /etc/containerd/certs.d/myharbor-minio.com:443

cat > /etc/containerd/certs.d/myharbor-minio.com\:443/hosts.toml <<EOF
server = "https://docker.io"

[host."http://myharbor-minio.com:80"]
  capabilities = ["pull", "resolve","push"]
  #skip_verify = true
  #ca = "ca.crt"   #相对路径
  #ca = "/opt/auth/ca.crt"  #绝对路径
  #ca = ["/opt/auth/ca.crt"]
  #ca = ["ca.crt"]
  #client = [["/opt/auth/nginx.cclinux.cn.crt", "/opt/auth/nginx.cclinux.cn.key"]]

EOF

第一种情况：https方式，配置如下：

# 以下两个哪个都可以
# mkdir -p /etc/docker/certs.d/myharbor-minio.com:443
mkdir -p /etc/containerd/certs.d/myharbor-minio.com:443

cat > /etc/containerd/certs.d/myharbor-minio.com\:443/hosts.toml <<EOF
server = "https://docker.io"

[host."https://myharbor-minio.com:443"]
  capabilities = ["pull", "resolve","push"]
  skip_verify = true
  #ca = "ca.crt"   #相对路径
  #ca = "/opt/auth/ca.crt"  #绝对路径
  #ca = ["/opt/auth/ca.crt"]
  ca = ["/etc/containerd/myharbor-minio.com/ca.crt"]
  #client = [["/opt/auth/nginx.cclinux.cn.crt", "/opt/auth/nginx.cclinux.cn.key"]]
EOF

通过 nerdctl 登录 harbor

echo Harbor12345 | nerdctl login --username "admin" --password-stdin  myharbor-minio.com:443

# nerdctl login --username "admin" --password Harbor12345 myharbor-minio.com:443

# 登出
# nerdctl logout

开始将镜像推送到harbor

### 推送到Harbor
# --insecure-registry        skips verifying HTTPS certs, and allows falling back to plain HTTP
nerdctl --insecure-registry --namespace=k8s.io push myharbor-minio.com/bigdata/nginx:nerctl
# ctr --namespace=k8s.io images push myharbor-minio.com/bigdata/nginx:nerctl --skip-verify --user admin:Harbor12345

# --namespace=k8s.io 指定命名空间，跟-n一样，不是必须，根据环境而定
# --skip-verify 跳过认证
# --user 指定harbor用户名及密码

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