01.kubernetes 中 containerd安装与配置

liaowenxiu2018

1562人浏览 · 2025-08-12 13:26:21

liaowenxiu2018 · 2025-08-12 13:26:21 发布

kubernetes 中 containerd安装与配置指南

Containerd作为k8s容器运行时，调用关系如下：
kubelet ==>cri plugin（在 containerd 进程中） ==> containerd ==> runc ==> cni runc 主要被containerd、 docker engine 调用。

一、kubernetes 离线安装containerd 运行时

1. 二进制安装containerd

安装包下载选择

包含ctr containerd
wget https://github.com/containerd/containerd/releases/download/v2.0.4/containerd-2.0.4-linux-amd64.tar.gz

包含ctr containerd cni runc  部署kubernetes优选
wget https://github.com/containerd/containerd/releases/download/v1.7.28/cri-containerd-cni-1.7.28-linux-amd64.tar.gz

https://github.com/containerd/containerd/releases      容器运行时
https://github.com/opencontainers/runc/releases        runc 是 OCI 接口标准
https://github.com/containernetworking/plugins/releases    k8s 网络接口插件

下载安装包并配置

wget https://github.com/containerd/containerd/releases/download/v2.0.4/containerd-2.0.4-linux-amd64.tar.gz
mkdir -p /opt/package/containerd
tar xf containerd-2.0.4-linux-amd64.tar.gz -C /opt/package/containerd
cp  /opt/package/containerd/bin/* /usr/bin

安装依赖组件runc‌

wget https://github.com/opencontainers/runc/releases/download/v1.2.6/runc.amd64
mv runc.amd64 /usr/sbin/runc
chmod +x /usr/sbin/runc
#runc -v
runc version 1.1.12-0ubuntu2~22.04.1
spec: 1.0.2-dev
go: go1.21.1
libseccomp: 2.5.3

下载 cni plugins (‌ CNI网络插件安装)
CNI 网络接口插件一般用于K8S 网络解决方案. 这里安装为了后期安装K8S使用。

wget https://github.com/containernetworking/plugins/releases/download/v1.6.2/cni-plugins-linux-amd64-v1.6.2.tgz

mkdir /opt/cni/bin
tar xf cni-plugins-linux-amd64-v1.6.2.tgz -C /opt/cni/bin
chmod +x /opt/cni/bin/*

配置systemctl 服务

创建 systemd 服务文件

cat << EOF | sudo tee /etc/systemd/system/containerd.service
[Unit]
Description=containerd container runtime
Documentation=https://containerd.io
After=network.target

[Service]
ExecStartPre=/sbin/modprobe overlay
ExecStart=/usr/bin/containerd

Type=notify
Delegate=yes
KillMode=process
Restart=always
RestartSec=5
LimitNPROC=infinity
LimitCORE=infinity
LimitNOFILE=infinity
TasksMax=infinity
OOMScoreAdjust=-999

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

启动 containerd 服务

systemctl start containerd
systemctl status containerd
systemctl enable containerd --now

查看版本

containerd --version

2. 二进制安装containerd (优选)

mkdir -p /opt/package
wget https://github.com/containerd/containerd/releases/download/v1.7.28/cri-containerd-cni-1.7.28-linux-amd64.tar.gz
tar xf cri-containerd-cni-1.7.28-linux-amd64.tar.gz

包括 cni 插件 containerd  runc crictl
mv opt/cni /opt/
mv usr/local/bin/* /usr/local/bin/
mv usr/local/sbin/* /usr/local/bin/
mv etc/systemd/system/containerd.service  /etc/systemd/system/containerd.service 
mv etc/crictl.yaml /etc/

启动
systemctl enable containerd
systemctl start containerd
systemctl status containerd

3. 配置containred

生成配置文件

mkdir -p  /etc/containerd
containerd config default > /etc/containerd/config.toml

修改Cgroup的管理者为systemd组件 (k8s使用)

sed -ri 's#(SystemdCgroup = )false#\1true#' /etc/containerd/config.toml
grep SystemdCgroup /etc/containerd/config.toml

修改pause的基础镜像名称 (k8s使用)

grep sandbox_image /etc/containerd/config.toml 
sed -i 's#registry.k8s.io/pause:3.8#registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.10#' /etc/containerd/config.toml
grep sandbox_image /etc/containerd/config.toml
systemctl restart containerd

指定crictl 调用containerd运行时

cat >/etc/crictl.yaml<<EOF
runtime-endpoint: unix:///run/containerd/containerd.sock
image-endpoint: unix:///run/containerd/containerd.sock
timeout: 2
debug: false
pull-image-on-create: false
EOF

4. 配置镜像仓库

修改containerd 配置文件
（1）Containerd安装完成后，其自带的配置文件/etc/containerd/config.toml中的内容，需要用打印出的containerd默认配置替换。
（2）Containerd的Cgroup设为systemd，以和k8s默认的Cgroup保持一致，默认是 cgroupfs
（3）pause镜像路径改为国内源registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.10。

mkdir -p  /etc/containerd/certs.d
sudo sed -i '/\[plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry\]/{n;s/config_path.*/config_path= "\/etc\/containerd\/certs.d"/}' /etc/containerd/config.toml
grep /etc/containerd/certs.d /etc/containerd/config.toml

{n;s/configpath.*/configpath= "\/etc\/containerd\/certs.d"/}: 在匹配行之后执行替换操作。n 命令用于读取下一行，s 命令用于替换字符串。

手动修改配置文件
vim /etc/containerd/config.toml
    [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry]
      config_path = "/etc/containerd/certs.d"
      
重启服务
systemctl restart containerd

containerd配置仓库加速

mkdir -p  /etc/containerd/certs.d/registry.iotcloud.wl
mkdir -p  /etc/containerd/certs.d/registry.iotcloud.wl:443
mkdir -p  /etc/containerd/certs.d/registry.iotcloud.wl:8090
mkdir -p  /etc/containerd/certs.d/registry.iotcloud.wl:5000
mkdir -p  /etc/containerd/certs.d/docker.io
mkdir -p  /etc/containerd/certs.d/quay.io

cat >/etc/containerd/certs.d/registry.iotcloud.wl/hosts.toml <<EOF
server = "https://registry.iotcloud.wl:443"
[host."https://registry.iotcloud.wl:443"]
  capabilities = ["pull", "resolve", "push"]
  skip_verify = true
EOF

cat >/etc/containerd/certs.d/registry.iotcloud.wl:443/hosts.toml <<EOF
server = "https://registry.iotcloud.wl:443"
[host."https://registry.iotcloud.wl:443"]
  capabilities = ["pull", "resolve", "push"]
  skip_verify = true
EOF

cat >/etc/containerd/certs.d/registry.iotcloud.wl:8090/hosts.toml <<EOF
server = "https://registry.iotcloud.wl:8090"
[host."https://registry.iotcloud.wl:8090"]
  capabilities = ["pull", "resolve", "push"]
  skip_verify = true
EOF

cat >/etc/containerd/certs.d/registry.iotcloud.wl:5000/hosts.toml <<EOF
server = "https://registry.iotcloud.wl:5000"
[host."https://registry.iotcloud.wl:5000"]
  capabilities = ["pull", "resolve", "push"]
  skip_verify = true
EOF

cat >/etc/containerd/certs.d/docker.io/hosts.toml<<EOF
server = "https://docker.io"
[host."https://dockerproxy.com"]
  capabilities = ["pull", "resolve"]

[host."https://docker.m.daocloud.io"]
  capabilities = ["pull", "resolve"]

[host."https://reg-mirror.qiniu.com"]
  capabilities = ["pull", "resolve"]

[host."https://registry.docker-cn.com"]
  capabilities = ["pull", "resolve"]

[host."http://hub-mirror.c.163.com"]
  capabilities = ["pull", "resolve"]
EOF
cat >/etc/containerd/certs.d/quay.io/hosts.toml <<EOF
server = "https://quay.io"

[host."https://quay.m.daocloud.io"]
  capabilities = ["pull", "resolve", "push"]
EOF

tree /etc/containerd

配置containerd http/https代理(可选)

mkdir -p /etc/systemd/system/containerd.service.d
cat >/etc/systemd/system/containerd.service.d/http-proxy.conf<<EOF
[Service]
Environment="HTTP_PROXY=http://172.16.4.39:11080"
Environment="HTTPS_PROXY=http://172.16.4.39:11080"
Environment="NO_PROXY=10.98.0.0/16,10.264.0.0/16,127.0.0.1,localhost,registry.mirror.local"
EOF
systemctl daemon-reload
systemctl status containerd

root@k8s-maste01:/opt/package# systemctl status containerd
● containerd.service - containerd container runtime
     Loaded: loaded (/etc/systemd/system/containerd.service; enabled; preset: enabled)
    Drop-In: /etc/systemd/system/containerd.service.d
             └─http-proxy.conf

功能验证

systemctl restart containerd.service
systemctl status containerd.service

root@k8s-maste01:/opt/package# crictl pull busybox:1.28
Image is up to date for sha256:8c811b4aec35f259572d0f79207bc0678df4c736eeec50bc9fec37ed936a472a
root@k8s-maste01:/opt/package# crictl pull nginx:1.26
Image is up to date for sha256:64e5ac93d424ecf2fcdb60e508278d86d5e544d5a07ec0983fac0b2dc3c65ddf

查看安装文件
ls /usr/bin/containerd*
/usr/bin/containerd 这是 containerd 的主二进制文件，负责容器运行时管理
/usr/bin/containerd-shim 这个二进制文件是 containerd 的一个组件，用于作为容器和 containerd 之间的中间层，主要处理容器的生命周期事件
/usr/bin/containerd-shim-runc-v1 这个文件是与 runc 容器运行时版本 1 兼容的 containerd-shim 版本。runc 是 OCI（Open Container Initiative）标准的参考实现
/usr/bin/containerd-shim-runc-v2 类似于 containerd-shim-runc-v1，但这是为 runc 容器运行时版本 2 设计的
/usr/bin/containerd-stress 这个工具用于对 containerd 进行压力测试，帮助识别性能瓶颈或稳定性问题

二、kubernetes apt/yum安装containerd 运行时

1. YUM安装（CentOS7.9）

配置YUM源

wget -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
yum clean all && yum repolist
查看可用安装包
yum list available|grep containerd
containerd.io.x86_64                       1.6.33-3.1.el7                 docker-ce-stable

安装containerd

yum install -y containerd.io

启动服务

systemctl enable --now containerd
systemctl status  containerd
systemctl cat  containerd

仓库等其它配置如上

2. apt安装（ubuntu24.0.4）

配置APT源

sed -i  's#archive.ubuntu.com#mirrors.aliyun.com#g'  /etc/apt/sources.list
apt update

安装必要的依赖
安装containerd之前，需要安装一些必要的依赖：

apt install -y curl gnupg2 software-properties-common apt-transport-https ca-certificates --assume-yes

添加阿里云的containerd GPG密钥
使用curl添加阿里云提供的containerd GPG密钥

curl -fsSL http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -

添加阿里云的containerd仓库
将阿里云的containerd仓库添加到你的系统源列表。这里以Ubuntu 20.04为例，根据你的Ubuntu版本，focal可能需要替换为bionic、xenial等

ubuntu 18.04
sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu bionic stable"
ubuntu 20.04
sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu focal stable"
ubuntu 22.04
sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu jammy stable"

新版本containerd源配置
创建一个新的仓库源列表文件，例如 /etc/apt/sources.list.d/containerd.list，并添加阿里云的 containerd 仓库地址

curl -fsSL http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg
echo "deb [arch=amd64 signed-by=/usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg] http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/containerd.list
apt update

安装 containerd

apt install containerd.io

重启 containerd

sudo systemctl restart containerd
sudo systemctl status containerd

# containerd -v
containerd github.com/containerd/containerd v1.7.28 b98a3aace656320842a23f4a392a33f46af97866

三、验证与服务管理‌

1. 验证安装
ctr version  # 查看客户端和服务端版本，ctr 为containerd 客户端工具

2. 服务管理命令

systemctl restart containerd  # 重启服务 ‌
systemctl status containerd   # 查看运行状态 ‌

3. 功能测试

crictl pull busybox:1.28
ctr image pull docker.io/library/nginx:1.26  --hosts-dir=/etc/containerd/certs.d

ctr images pull docker.io/library/hello-world:latest --hosts-dir=/etc/containerd/certs.d  # 拉取测试镜像 ‌:
ctr run --rm docker.io/library/hello-world:latest  --name test  # 运行容器 ‌:

运行
ctr run -t -d  docker.io/library/nginx:1.26  test2
ctr task list
ctr  task exec -t --exec-id 6645 test2 /bin/bash


4.  查看 containerd 日志
journalctl -u containerd 

5. 完全卸载重装 containerd‌

apt purge containerd.io       # 卸载旧版本‌:
apt install containerd.io     # 重新安装并配置‌

四、containred 工作原理

自 Kubernetes 1.24 版本起，Dockershim 组件被正式移除，kubelet 无法再直接与 Docker 进行交互。这意味着 Docker 不再是 Kubernetes 的内置容器运行时。
为替代 Docker，Kubernetes 社区推荐使用符合 CRI（Container Runtime Interface）标准的运行时，containerd 是其中的首选。

1、 containerd 的优势

containerd 之所以成为 Kubernetes 的推荐运行时，主要得益于以下几点：

符合 CRI 标准
containerd 是一个符合 CRI 标准的容器运行时，能够直接与 kubelet 交互，无需额外的适配层。这种设计使得 containerd 与 Kubernetes 的集成更加高效和稳定。
轻量级与高性能
containerd 专注于容器运行时的核心功能，去除了 Docker 中不必要的功能（如镜像构建、网络管理等），因此更加轻量级，性能也更高。
模块化设计
containerd 的模块化设计使其易于扩展和维护。它支持多种低级运行时（如 runc）和插件机制，能够灵活适应不同的使用场景。
镜像管理与安全性提升
containerd 提供了高效的镜像管理功能，并支持镜像安全扫描和验证。在最新版本（如 containerd 2.1）中，镜像安全性和性能得到了进一步优化。

2、containerd 的核心功能

containerd 是一个符合 CRI（Container Runtime Interface）标准的容器运行时，主要负责以下功能：

容器生命周期管理
containerd 负责容器的创建、启动、停止和销毁。它通过 CRI 接口接收来自 kubelet 的指令，并将这些指令转化为具体的操作。
镜像管理
containerd 提供镜像的拉取、存储和分发功能。它支持从镜像仓库（如 Docker Hub）中拉取镜像，并在本地缓存和管理这些镜像，以便快速创建容器。
存储与网络管理
containerd 管理容器的存储和网络资源。它通过插件机制支持多种存储驱动和网络模型，确保容器之间的资源隔离和通信。
低级运行时调用
containerd 并不直接运行容器，而是将具体的容器运行任务委托给低级运行时（如 runc）。runc 是符合 OCI（Open Container Initiative）标准的运行时工具，负责利用 Linux 内核的 cgroups 和 namespaces 实现容器的资源隔离和进程管理

3、containerd 的工作原理

containerd 在 Kubernetes 中的工作流程可以概括为以下几个步骤：

kubelet 调用 CRI 接口
kubelet 通过 CRI 接口向 containerd 发送指令，例如创建容器、停止容器或拉取镜像。
containerd 处理指令
containerd 接收到指令后，负责容器的生命周期管理（如创建、启动、停止容器）以及镜像的拉取和存储。
低级运行时执行任务
containerd 将具体的容器运行任务委托给低级运行时（如 runc）。runc 根据 OCI（Open Container Initiative）标准创建和运行容器。
资源管理与调度
containerd 通过插件机制管理容器的存储和网络资源，确保容器之间的资源隔离和通信。

4、containerd 与 Kubernetes 的集成方式

CRI 接口的作用
CRI（Container Runtime Interface）是 Kubernetes 定义的一组标准接口，用于 kubelet 与容器运行时之间的通信。containerd 通过实现 CRI 接口与 Kubernetes 无缝集成。

2.containerd 的优势
containerd 相比 Docker 具有以下优势：
轻量级：containerd 是一个专注于容器运行时的工具，去除了 Docker 中不必要的功能，性能更高。
标准化：containerd 符合 CRI 和 OCI 标准，兼容性强，支持多种低级运行时。
模块化：containerd 的设计模块化，易于扩展和维护。
3.Kubernetes 对 containerd 的支持
自 Kubernetes 1.24 版本起，Docker 不再作为内置容器运行时支持，containerd 成为默认的容器运行时。这一变化进一步推动了 containerd 在 Kubernetes 生态中的普及
4. 总结
containerd 是 Kubernetes 中重要的容器运行时，其工作原理可以概括为：kubelet 通过 CRI 接口调用 containerd，containerd 负责容器的生命周期管理、
镜像管理和资源调度，并将具体的容器运行任务委托给 runc。这种分工明确、标准化的调用链，确保了 Kubernetes 集群的高效性和灵活性

5、 Kubernetes 与 runc 的调用流程

在 Kubernetes 中，容器运行时的调用关系可以清晰地描述为以下流程：
kubelet → containerd → runc → CNI
下面将详细解析每一层的作用及其在调用链中的角色：

1. 调用关系概述

kubelet：Kubernetes 的核心组件，负责管理 Pod 和容器的生命周期。
containerd：符合 CRI 标准的高性能容器运行时，负责容器和镜像的管理。
runc：低级容器运行时，用于创建和运行容器。
CNI（Container Network Interface）：容器网络接口，负责为容器配置网络。

2. 各层详细解析

kubelet 的作用
kubelet 是 Kubernetes 集群中每个节点上的核心组件，主要职责包括：

与 Kubernetes API Server 交互，获取 Pod 的定义。
调用容器运行时（如 containerd）来启动、停止和管理容器。
监控容器状态，并上报给 Kubernetes 控制平面。
kubelet 通过 CRI（Container Runtime Interface）与 containerd 交互。CRI 是 Kubernetes 定义的一套标准接口，允许 kubelet 与不同的容器运行时进行通信。

containerd 的作用
containerd 是一个符合 CRI 标准的容器运行时，主要负责：
容器生命周期管理：包括创建、启动、停止和删除容器。
镜像管理：拉取、存储和分发容器镜像。
存储管理：管理容器的存储卷。
containerd 在接收到 kubelet 的请求后，会将具体的容器运行任务委托给低级运行时（如 runc）。这种分层设计使得 containerd 更加轻量化和模块化。
runc 的作用
runc 是一个符合 OCI（Open Container Initiative）标准的低级容器运行时，主要负责：
根据容器的规范（如 OCI 规范）创建和运行容器。
管理容器的命名空间、控制组（cgroups）和文件系统。
确保容器与宿主机之间的隔离。
runc 是 containerd 的默认运行时，containerd 通过调用 runc 来完成容器的实际启动和运行。
CNI 的作用
CNI（Container Network Interface）是 Kubernetes 中用于配置容器网络的插件接口，主要负责：
为容器分配 IP 地址。
配置容器的网络路由和防火墙规则。
管理容器之间的网络通信。
在容器启动时，containerd 会调用 CNI 插件为容器配置网络。CNI 插件可以是 Calico、Flannel、Weave Net 等，用户可以根据需求选择不同的网络方案。

3. 调用流程示例

以下是一个 Pod 启动的完整调用流程：

kubelet 接收 Pod 定义：
kubelet 从 Kubernetes API Server 获取 Pod 的定义。
解析 Pod 的容器配置（如镜像、资源限制、网络配置等）。
kubelet 调用 containerd：
kubelet 通过 CRI 接口向 containerd 发送创建容器的请求。
containerd 接收请求并开始处理。
containerd 调用 runc：
containerd 根据容器配置生成 OCI 规范文件。
调用 runc 创建并启动容器。
runc 创建容器：
runc 根据 OCI 规范创建容器的命名空间、cgroups 和文件系统。
启动容器内的进程。
CNI 配置网络：
容器启动后，containerd 调用 CNI 插件为容器配置网络。
CNI 插件为容器分配 IP 地址并设置网络规则。

6.容器运行完成：
容器启动后，kubelet 监控容器状态并上报给 Kubernetes 控制平面。

总结
Kubernetes 中的容器运行时调用关系可以总结为：
1 .kubelet 通过 CRI 接口与 containerd 交互，管理容器的生命周期。
containerd 调用 runc 来实际创建和运行容器。
CNI 负责为容器配置网络，确保容器之间的通信。

这种分层设计使得 Kubernetes 的容器管理更加高效、灵活和模块化。containerd 作为中间层，既符合 CRI 标准，
又能通过 runc 实现低级别的容器运行，同时与 CNI 插件协同工作，为容器提供完整的运行环境

6、网络插件 cni

CNI（Container Network Interface）插件是一组用于配置容器网络接口的标准化工具和库。它们是由CoreOS公司发起的一个开源项目，旨在为容器化环境提供一种简单、可扩展的网络解决方案。以下是对CNI插件的基本说明：

1.CNI插件的目标：
标准化：为容器运行时提供一种标准的网络配置接口。
可插拔：允许不同的网络解决方案通过插件的方式集成到容器平台中。
灵活性：支持多种网络模型和需求，如桥接、覆盖网络、主机网络等。

2.CNI插件的主要组件：
CNI插件：实际执行网络配置的插件程序，例如bridge、host-local、loopback、macvlan等。
CNI配置文件：JSON格式的配置文件，用于指定网络配置参数。
CNI二进制文件：cnitool是一个用于测试和调试CNI插件的命令行工具。
3.常见的CNI插件：
bridge：创建一个Linux网桥，并将容器连接到该桥上。
host-local：一个IP地址管理（IPAM）插件，用于分配和跟踪IP地址。
loopback：为容器提供回环接口。
macvlan：允许容器拥有独立的MAC地址，从而在物理网络上作为独立的设备。
flannel：实现一个覆盖网络，允许跨主机容器通信。
calico：提供网络隔离、策略实施和跨主机通信。
weave：类似于flannel，提供跨主机容器网络的覆盖解决方案。

4.CNI插件的工作流程：
添加（ADD）：当容器被创建时，容器运行时调用CNI插件来配置网络接口。
删除（DEL）：当容器被删除时，容器运行时调用CNI插件来清理网络接口。
检查（CHECK）：（可选）用于验证网络配置是否正确。
版本（VERSION）：（可选）用于查询CNI插件支持的版本。

7、runc 工具

runc 是一个轻量级的工具，它是 OCI（Open Container Initiative）容器运行时规范的参考实现。它的主要作用是：
创建和运行容器：runc 负责创建容器命名空间、控制组（cgroups）、文件系统等，并最终启动容器内的进程。
OCI 兼容性：runc 遵循 OCI 规范，这意味着它可以运行任何符合 OCI 标准的容器镜像。
低层操作：runc 提供了直接与容器交互的低层操作接口，如启动、停止、暂停和删除容器。
简而言之，runc 是一个命令行工具，可以直接用于创建和运行容器，但它通常不直接被终端用户使用，而是被更高级别的工具和系统（如 containerd、Docker Engine 等）调用

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