Docker 已全面拥抱 Containerd，离用上 Kubernetes 1.24 还会远吗？

Docker 4.12.0

Docker 在刚刚发布的 Docker Desktop 4.12.0^[1] 中，加入了实验特性：进一步集成containerd，使用 containerd 来管理和存储镜像。

为什么说是“进一步集成”？这就要翻翻 Docker 和 containerd 的历史了。

containerd 的诞生

containerd 最早出现在 Docker Engine 中，后来为了将 Docker Engine 做得更加轻量、快速和健壮，在 2016 年 Docker 将 containerd 从 daemon（​​dockerd​​） 中独立出来，并完成了与 daemon 的集成。独立出来的 containerd 全面支持 OCI（Open Container Initiative^[2]）资源的启动和生命周期的管理，也因此 containerd 可以支持 runc（前身是 Docker 中的 libcontainer，后来捐赠给 LF）以外的其他 OCI 实现。2017 年 Docker 将 containerd 捐献给 CNCF；2019 年 2 月，containerd 毕业。

docker with containerd

containerd 独立出来之后，发送到 Docker Engine 的请求：

1. Docker daemon 完成镜像管理的操作（拉取、更新镜像）
2. daemon 会为创建容器进行准备工作（创建OCI bundles^[3]）：镜像的信息和运行时的信息。
3. daemon 调用 containerd 的 API。
4. 收到请求的 containerd 不会直接去操作容器（不直接作为容器的父进程，防止 containerd 挂掉影响容器），而是先创建一个 container-shim 进程。
5. container-shim 调用runc cli^[4]来运行容器，并启动 Unix domain socket 暴露 API 提供给 containerd进行容器的管理。

随着 containerd 的不断演进，除了容器创建和容器声明周期管理以外，从 1.1 开始 containerd 加入了 CRI（Container Runtime Interface）的支持。

CRI

在《源码解析 kubectl port-forward 工作原理》^[5] 中层提到 kubelet 会调用 rumtime service 的 gRPC 接口，除了用于 portforward 流的 stream server以外，其实还有实现 CRI 接口 `RuntimeService`^[6] 和 `ImageService `^[7] 的 ​​RuntimeServiceServer​​ 和 ​​ImageServiceServer​​。

​​RuntimeServiceServer​​ 用于接收并处理容器及其生命周期相关的操作，而 ​​ImageServiceServer​​ 则是用来处理镜像相关的操作。containerd 提供了镜像拉取、删除、检查、存储等功能。

既然 containerd 可以进行镜像的管理，而且 Docker 已经在使用，Docker 也没有必要自己继续维护一套相同的功能。

切换到 containerd 的镜像管理

在 Docker Desktop 的设置中启动 containerd 管理镜像后，运行 ​​docker info​​ 会发现存储的驱动从原来的 ​​overlay2​​ 变成了 containerd 的 ​​stargz​​。

切换前：

切换前切换后：

切换后既然使用了 containerd 的 snapshotters 来管理存储（挂在容器的根文件系统），就可以支持多种 snapshotters，比如 stargz^[8] 的延迟拉取。

此外，得益于 containerd 原生支持多平台镜像的存储，还是因为 snapshotters 的原因，可以使用 docker 来构建多平台的镜像了。

#切换前
docker buildx build -t demo --no-cache --platform linux/amd64,linux/arm64 .
[+] Building 0.0s (0/0)
error: multiple platforms feature is currently not supported for docker driver. Please switch to a different driver (eg. "docker buildx create --use")

总结

使用 containerd 作为 Docker 的镜像管理目前还处于实验性阶段，必可避免会存在问题，使用时请谨慎对待。

随着 Docker Swarm 在容器编排之战中的落败，Kubernetes 的话语权也越来越强。在 Kubernetes 1.24.0 中移除了 docker shim 代码，看起来更像是 containerd 取代了 Docker 曾经的地位，而 Docker 也越来越名声不显。从趋势来看，Docker 未来将会完全集成 containerd。

参考

• Extending Docker’s Integration with containerd^[9]
• Docker containerd integration^[10]
• Learning Containers From The Bottom Up^[11]

参考资料

[1] Docker Desktop 4.12.0: https://docs.docker.com/desktop/release-notes/#docker-desktop-4120

[2] Open Container Initiative: https://www.opencontainers.org

[3] OCI bundles: https://chromium.googlesource.com/external/github.com/docker/containerd/+/refs/tags/v0.2.0/docs/bundle.md

[4] runc cli: https://github.com/opencontainers/runc

[5] 《源码解析 kubectl port-forward 工作原理》: https://atbug.com/how-kubectl-port-forward-works/

[6] ​​RuntimeService​: https://github.com/kubernetes/cri-api/blob/master/pkg/apis/runtime/v1/api.proto#L34

[7] ​​ImageService ​: https://github.com/kubernetes/cri-api/blob/master/pkg/apis/runtime/v1/api.proto#L128

[8] stargz: https://github.com/containerd/stargz-snapshotter

[9] Extending Docker’s Integration with containerd: https://www.docker.com/blog/extending-docker-integration-with-containerd/

[10] Docker containerd integration: https://www.docker.com/blog/docker-containerd-integration/

[11] Learning Containers From The Bottom Up: https://iximiuz.com/en/posts/container-learning-path/