如何丝滑般将 Kubernetes 容器运行时从 Docker 切换成 Container

发布于 2022-4-10 14:46
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前面我们了解了 containerd 的发展历史和基本使用方式,本节我们就来尝试下使用 containerd 来作为 Kubernetes 集群的容器运行时。

前面我们安装的集群默认使用的是 Docker 作为容器运行时,那么应该如何将容器运行时从 Docker 切换到 containerd 呢?

维护节点

首先标记需要切换的节点为维护模式,强制驱逐节点上正在运行的 Pod,这样可以最大程度降低切换过程中影响应用的正常运行,比如我们先将 node1 节点切换到 containerd。

首先使用 kubectl cordon 命令将 node1 节点标记为 unschedulable 不可调度状态:

# 将 node1 标记为 unschedulable
➜  ~ kubectl cordon node1
node/node1 cordoned
➜  ~ kubectl get nodes
NAME     STATUS                     ROLES    AGE   VERSION
master   Ready                      master   85d   v1.19.11
node1    Ready,SchedulingDisabled   <none>   85d   v1.19.11
node2    Ready                      <none>   85d   v1.19.11

执行完上面的命令后,node1 节点变成了一个 SchedulingDisabled 状态,表示不可调度,这样新创建的 Pod 就不会调度到当前节点上来了。

接下来维护 node1 节点,使用 kubectl drain 命令来维护节点并驱逐节点上的 Pod:

# 维护 node1 节点,驱逐 Pod
➜  ~ kubectl drain node1 --ignore-daemonsets
node/node1 already cordoned
WARNING: ignoring DaemonSet-managed Pods: kube-system/kube-flannel-ds-mzdgl, kube-system/kube-proxy-vddh9, lens-metrics/node-exporter-2g4hr
evicting pod "kiali-85c8cdd5b5-27cwv"
evicting pod "jenkins-587b78f5cd-9gvn8"
evicting pod "argocd-application-controller-0"
pod/argocd-application-controller-0 evicted
pod/kiali-85c8cdd5b5-27cwv evicted
pod/jenkins-587b78f5cd-9gvn8 evicted
node/node1 evicted

上面的命令会强制将 node1 节点上的 Pod 进行驱逐,我们加了一个 --ignore-daemonsets 的参数可以用来忽略 DaemonSet 控制器管理的 Pods,因为这些 Pods 不用驱逐到其他节点去,当节点驱逐完成后接下来我们就可以来对节点进行维护操作了,除了切换容器运行时可以这样操作,比如我们需要变更节点配置、升级内核等操作的时候都可以先将节点进行驱逐,然后再进行维护。

切换 containerd

接下来停掉 docker、containerd 和 kubelet:

➜  ~ systemctl stop kubelet
➜  ~ systemctl stop docker
➜  ~ systemctl stop containerd

因为我们安装的 Docker 默认安装使用了 containerd 作为后端的容器运行时,所以不需要单独安装 containerd 了,当然你也可以将 Docker 和 containerd 完全卸载掉,然后重新安装,这里我们选择直接使用之前安装的 containerd。

因为 containerd 中默认已经实现了 CRI,但是是以 plugin 的形式配置的,以前 Docker 中自带的 containerd 默认是将 CRI 这个插件禁用掉了的(使用配置 disabled_plugins = ["cri"]),所以这里我们重新生成默认的配置文件来覆盖掉:

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

前面我们已经介绍过上面的配置文件了,首先我们修改默认的 pause 镜像为国内的地址,替换 [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri"] 下面的 sandbox_image:

[plugins."io.containerd.grpc.v1.cri"]
  sandbox_image = "registry.aliyuncs.com/k8sxio/pause:3.2"
  ......

同样再配置下镜像仓库的加速器地址:

[plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry]
  [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.mirrors]
    [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.mirrors."docker.io"]
      endpoint = ["https://bqr1dr1n.mirror.aliyuncs.com"]
    [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.mirrors."k8s.gcr.io"]
      endpoint = ["https://registry.aliyuncs.com/k8sxio"]

接下来修改 kubelet 配置,将容器运行时配置为 containerd,打开 /etc/sysconfig/kubelet 文件,在该文件中可以添加一些额外的 kubelet 启动参数,配置如下所示:

KUBELET_EXTRA_ARGS="--container-runtime=remote --container-runtime-endpoint=unix:///run/containerd/containerd.sock

上面的配置中我们增加了两个参数,--container-runtime 参数是用来指定使用的容器运行时的,可选值为 docker 或者 remote,默认是 docker,由于我们这里使用的是 containerd 这种容器运行时,所以配置为 remote 值(也就是除 docker 之外的容器运行时都应该指定为 remote),然后第二个参数 --container-runtime-endpoint 是用来指定远程的运行时服务的 endpiont 地址的,在 Linux 系统中一般都是使用 unix 套接字的形式,比如这里我们就是指定连接 containerd 的套接字地址 unix:///run/containerd/containerd.sock。

其实还应该配置一个 --image-service-endpoint 参数用来指定远程 CRI 的镜像服务地址,如果没有指定则默认使用 --container-runtime-endpoint 的值了,因为 CRI 都会实现容器和镜像服务的。

配置完成后重启 containerd 和 kubelet 即可:

➜  ~ systemctl daemon-reload
➜  ~ systemctl restart containerd
➜  ~ systemctl restart kubelet

重启完成后查看节点状态是否正常:

➜  ~ kubectl get nodes -o wide
NAME     STATUS                     ROLES    AGE   VERSION    INTERNAL-IP      EXTERNAL-IP   OS-IMAGE                KERNEL-VERSION                CONTAINER-RUNTIME
master   Ready                      master   85d   v1.19.11   192.168.31.30    <none>        CentOS Linux 7 (Core)   3.10.0-1160.25.1.el7.x86_64   docker://19.3.9
node1    Ready,SchedulingDisabled   <none>   85d   v1.19.11   192.168.31.95    <none>        CentOS Linux 7 (Core)   3.10.0-1160.25.1.el7.x86_64   containerd://1.4.4
node2    Ready                      <none>   85d   v1.19.11   192.168.31.215   <none>        CentOS Linux 7 (Core)   3.10.0-1160.25.1.el7.x86_64   docker://19.3.9

获取节点的时候加上 -o wide 可以查看节点的更多信息,从上面对比可以看到 node1 节点的容器运行时已经切换到 containerd://1.4.4 了。

最后把 node1 节点重新加回到集群中来允许调度 Pod 资源:

➜  ~ kubectl uncordon node1
node/node1 uncordoned
➜  ~ kubectl get nodes
NAME     STATUS   ROLES    AGE   VERSION
master   Ready    master   85d   v1.19.11
node1    Ready    <none>   85d   v1.19.11
node2    Ready    <none>   85d   v1.19.11

用同样的方法再去处理其他节点即可将整个集群切换成容器运行时 containerd 了。

crictl

现在我们可以 node1 节点上使用 ctr 命令来管理 containerd,查看多了一个名为 k8s.io 的命名空间:

➜  ~ ctr ns ls
NAME   LABELS
k8s.io
moby

上文我们已经介绍 kubernetes 集群对接的 containerd 所有资源都在 k8s.io 的命名空间下面,而 docker 的则默认在 moby 下面,当然现在 moby 下面没有任何的数据了,但是在 k8s.io 命名空间下面就有很多镜像和容器资源了:

➜  ~ ctr -n moby c ls
CONTAINER    IMAGE    RUNTIME
➜  ~ ctr -n moby i ls
REF TYPE DIGEST SIZE PLATFORMS LABELS
➜  ~ ctr -n moby t ls
TASK    PID    STATUS
ctr -n k8s.io i ls -q
docker.io/library/busybox:latest
docker.io/library/busybox@sha256:0f354ec1728d9ff32edcd7d1b8bbdfc798277ad36120dc3dc683be44524c8b60
quay.io/coreos/flannel:v0.14.0
quay.io/coreos/flannel@sha256:4a330b2f2e74046e493b2edc30d61fdebbdddaaedcb32d62736f25be8d3c64d5
registry.aliyuncs.com/k8sxio/pause:3.2
......

我们当然可以直接使用 ctr 命令来直接管理镜像或容器资源,但是我们在使用过程中明显可以感觉到该工具没有 docker CLI 方便,从使用便捷性和功能性上考虑,我们更推荐使用 crictl 作为管理工具,crictl 为 CRI 兼容的容器运行时提供 CLI,这允许 CRI 运行时开发人员在无需设置 Kubernetes 组件的情况下调试他们的运行时。

接下来我们就先简单介绍下如何使用 crictl 工具来提升管理容器运行时的效率。

安装

首先我们需要先安装 crictl 工具,直接从 cri-tools 的 release 页面下载对应的二进制包,解压放入 PATH 路径下即可:

➜  ~ VERSION="v1.22.0"
➜  ~ wget https://github.com/kubernetes-sigs/cri-tools/releases/download/$VERSION/crictl-$VERSION-linux-amd64.tar.gz
# 如果有限制,也可以替换成下面的 URL 加速下载
# wget https://download.fastgit.org/kubernetes-sigs/cri-tools/releases/download/$VERSION/crictl-$VERSION-linux-amd64.tar.gz
➜  ~ tar zxvf crictl-$VERSION-linux-amd64.tar.gz -C /usr/local/bin
➜  ~ rm -f crictl-$VERSION-linux-amd64.tar.gz
➜  ~ crictl -v
crictl version v1.22.0

到这里证明 crictl 工具安装成功了。

用法

crictl 安装完成后,接下来我们来了解下该工具的一些常见使用方法。

首先需要修改下默认的配置文件,默认为 /etc/crictl.yaml,在文件中指定容器运行时和镜像的 endpoint 地址,内容如下所示:

runtime-endpoint: unix:///var/run/containerd/containerd.sock
image-endpoint: unix:///var/run/containerd/containerd.sock
debug: false
pull-image-on-create: false
disable-pull-on-run: false

配置完成后就可以使用 crictl 命令了。

获取 Pod 列表

通过 crictl pods 命令可以获取当前节点上运行的 Pods 列表,如下所示:

➜  ~ crictl pods
POD ID              CREATED             STATE               NAME                       NAMESPACE           ATTEMPT             RUNTIME
cb18081b33933       39 minutes ago      Ready               kube-flannel-ds-mzdgl      kube-system         1                   (default)
95d6004c55902       40 minutes ago      Ready               node-exporter-2g4hr        lens-metrics        1                   (default)
cfae80b3209db       40 minutes ago      Ready               kube-proxy-vddh9           kube-system         1                   (default)
99ac2583da87f       40 minutes ago      Ready               jenkins-587b78f5cd-dfzns   kube-ops            0                   (default)
07ebdc51f1def       45 minutes ago      NotReady            node-exporter-2g4hr        lens-metrics        0                   (default)
bec027b98f194       45 minutes ago      NotReady            kube-proxy-vddh9           kube-system         0                   (default)
b44b5ec385053       45 minutes ago      NotReady            kube-flannel-ds-mzdgl      kube-system         0                   (default)

还可以使用 --name 参数获取指定的 Pod:

➜  ~ crictl pods --name kube-flannel-ds-mzdgl
POD ID              CREATED             STATE               NAME                    NAMESPACE           ATTEMPT             RUNTIME
cb18081b33933       About an hour ago   Ready               kube-flannel-ds-mzdgl   kube-system         1                   (default)

同样也可以根据标签来筛选 Pod 列表:

➜  ~ crictl pods --label app=flannel
POD ID              CREATED             STATE               NAME                    NAMESPACE           ATTEMPT             RUNTIME
cb18081b33933       About an hour ago   Ready               kube-flannel-ds-mzdgl   kube-system         1                   (default)

获取镜像列表

使用 crictl images 命令可以获取所有的镜像:

➜  ~ crictl images
IMAGE                                     TAG                 IMAGE ID            SIZE
docker.io/jenkins/jenkins                 lts                 3b4ec91827f28       303MB
docker.io/library/busybox                 latest              69593048aa3ac       771kB
quay.io/coreos/flannel                    v0.14.0             8522d622299ca       21.1MB
quay.io/prometheus/node-exporter          v1.0.1              0e0218889c33b       13MB
registry.aliyuncs.com/k8sxio/kube-proxy   v1.19.11            732e0635ac9e0       49.3MB
registry.aliyuncs.com/k8sxio/pause        3.2                 80d28bedfe5de       300kB

同样在命令后面可以加上 -v 参数来显示镜像的详细信息:

➜  ~ crictl images -v
ID: sha256:3b4ec91827f28ed482b08f6e379c56ea2308967d10aa4f458442c922e0771f87
RepoTags: docker.io/jenkins/jenkins:lts
RepoDigests: docker.io/jenkins/jenkins@sha256:abcd55c9f19c85808124a4d82e3412719cd5c511c03ebd7d4210e9fa9e8f1029
Size: 302984002
Username: jenkins

ID: sha256:69593048aa3acfee0f75f20b77acb549de2472063053f6730c4091b53f2dfb02
RepoTags: docker.io/library/busybox:latest
RepoDigests: docker.io/library/busybox@sha256:0f354ec1728d9ff32edcd7d1b8bbdfc798277ad36120dc3dc683be44524c8b60
Size: 770886

......

获取容器列表

使用 crictl ps 命令可以获取正在运行的容器列表:

➜  ~ crictl ps
CONTAINER           IMAGE               CREATED             STATE               NAME                ATTEMPT             POD ID
c8474738e4587       3b4ec91827f28       About an hour ago   Running             jenkins             0                   99ac2583da87f
0f9c826f87ef8       8522d622299ca       About an hour ago   Running             kube-flannel        1                   cb18081b33933
da444f718d37b       0e0218889c33b       About an hour ago   Running             node-exporter       1                   95d6004c55902
a484a8a69ea59       732e0635ac9e0       About an hour ago   Running             kube-proxy          1                   cfae80b3209db

还有更多其他可选参数,可以通过 crictl ps -h 获取,比如显示最近创建的两个容器:

➜  ~ crictl ps -n 2
CONTAINER           IMAGE               CREATED             STATE               NAME                ATTEMPT             POD ID
c8474738e4587       3b4ec91827f28       About an hour ago   Running             jenkins             0                   99ac2583da87f
0f9c826f87ef8       8522d622299ca       About an hour ago   Running             kube-flannel        1                   cb18081b33933

使用 -s 选项按照状态进行过滤:

➜  ~ crictl ps -s Running
CONTAINER           IMAGE               CREATED             STATE               NAME                ATTEMPT             POD ID
c8474738e4587       3b4ec91827f28       About an hour ago   Running             jenkins             0                   99ac2583da87f
0f9c826f87ef8       8522d622299ca       About an hour ago   Running             kube-flannel        1                   cb18081b33933
da444f718d37b       0e0218889c33b       About an hour ago   Running             node-exporter       1                   95d6004c55902
a484a8a69ea59       732e0635ac9e0       About an hour ago   Running             kube-proxy          1                   cfae80b3209db

在容器中执行命令

crictl 也有类似 exec 的命令支持,比如在容器 ID 为 c8474738e4587 的容器中执行一个 date 命令:

➜  ~ crictl exec -it c8474738e4587 date
Tue 17 Aug 2021 08:23:02 AM UTC

输出容器日

还可以获取容器日志信息:

➜  ~ crictl logs c8474738e4587
......
2021-08-17 07:19:51.846+0000 [id=155]   INFO    hudson.model.AsyncPeriodicWork#lambda$doRun$0: Started Periodic background build discarder
2021-08-17 07:19:51.854+0000 [id=155]   INFO    hudson.model.AsyncPeriodicWork#lambda$doRun$0: Finished Periodic background build discarder. 6 ms
2021-08-17 08:19:51.846+0000 [id=404]   INFO    hudson.model.AsyncPeriodicWork#lambda$doRun$0: Started Periodic background build discarder
2021-08-17 08:19:51.848+0000 [id=404]   INFO    hudson.model.AsyncPeriodicWork#lambda$doRun$0: Finished Periodic background build discarder. 1 ms

和 kubectl logs 类似于,还可以使用 -f 选项来 Follow 日志输出,--tail N 也可以指定输出最近的 N 行日志。

资源统计

使用 crictl stats 命令可以列举容器资源的使用情况:

➜  ~ crictl stats
CONTAINER           CPU %               MEM                 DISK                INODES
0f9c826f87ef8       0.00                21.2MB              0B                  17
a484a8a69ea59       0.00                23.55MB             12.29kB             25
c8474738e4587       0.08                413.2MB             3.338MB             12
da444f718d37b       0.00                14.46MB             0B                  16

此外镜像和容器相关的一些操作也都支持,比如:

  • 拉取镜像:crictl pull
  • 运行 Pod:crictl runp
  • 运行容器:crictl run
  • 启动容器:crictl start
  • 删除容器:crictl rm
  • 删除镜像:crictl rmi
  • 删除 Pod:crictl rmp
  • 停止容器:crictl stop
  • 停止 Pod:crictl stopp
  • ......

更多信息请参考 https://github.com/kubernetes-sigs/cri-tools。

CLI 对比

前面我们了解了围绕镜像、容器和 Pod 可以使用 docker、ctr、crictl 这些命令行工具进行管理,接下来我们就来比较下这几个常用命令的使用区别。

 

如何丝滑般将 Kubernetes 容器运行时从 Docker 切换成 Container-开源基础软件社区

 

需要注意的是通过 ctr containers create 命令创建的容器只是一个静态的容器,所以还需要通过 ctr task start 来启动容器进程。当然,也可以直接使用 ctr run 命令来创建并运行容器。在进入容器操作时,与 docker 不同的是,必须在 ctr task exec 命令后指定 --exec-id 参数,这个 id 可以随便写,只要唯一就行。另外,ctr 没有 stop 容器的功能,只能暂停(ctr task pause)或者杀死(ctr task kill)容器。

另外要说明的是 crictl pods 列出的是 Pod 的信息,包括 Pod 所在的命名空间以及状态。crictl ps 列出的是应用容器的信息,而 docker ps 列出的是初始化容器(pause 容器)和应用容器的信息,初始化容器在每个 Pod 启动时都会创建,通常不会关注,所以 crictl 使用起来更简洁明了一些。

日志配置

docker 和 containerd 除了在常用命令上有些区别外,在容器日志及相关参数配置方面也存在一些差异。

当使用 Docker 作为 Kubernetes 容器运行时的时候,容器日志的落盘是由 Docker 来完成的,日志被保存在类似 /var/lib/docker/containers/ 的目录下面,kubelet 会在 /var/log/pods 和 /var/log/containers 下面创建软链接,指向容器日志目录下的容器日志文件。对应的日志相关配置可以通过配置文件进行指定,如下所示:

{
    "log-driver": "json-file",
    "log-opts": {
        "max-size": "100m",
        "max-file: "10"
    }
}

而当使用 containerd 作为 Kubernetes 容器运行时的时候,容器日志的落盘则由 kubelet 来完成了,被直接保存在 /var/log/pods/ 目录下面,同时在 /var/log/containers 目录下创建软链接指向日志文件。同样日志配置则是通过 kubelet 参数中进行指定的,如下所示:

--container-log-max-files=10 --container-log-max-size="100Mi"

所以如果我们有进行日志收集理论上来说两种方案都是兼容的,基本上不用改动。

当然除了这些差异之外,可能对于我们来说镜像构建这个环节是我们最需要关注的了。切换到 containerd 之后,需要注意 docker.sock 不再可用,也就意味着不能再在容器里面执行 docker 命令来构建镜像了。所以接下来需要和大家介绍几种不需要使用 docker.sock 也可以构建镜像的方法。

本文转载自微信公众号「k8s技术圈」

原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/Ry6m6dWMv_MRIHL0kh-uhA.

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