• Kubernetes弃用Docker，我们该怎么办？

    整理 | 山河已无恙   校对 | 小雨青年

    出品 | CSDN云原生

    声明：本文出自CNCF网站，最初由Alessandro Lo Manto在Sighup博客上发表。CSDN将文章翻译成中文，分享给大家。

    2020年底，Kubernetes团队弃用了Docker，并宣布将在2021年底完全移除对Docker的支持。这种弃用带来了很多变化，因为使用Docker作为容器运行时接口（CRI）而不是开放容器倡议（OCI）造成了一点混乱。

    那么，为什么要这么大惊小怪呢？我们应该继续写Dockerfile吗？

    如今，人们仍然很难理解Docker是什么。公司、容器、镜像和开发者使用的工具之间似乎没有什么区别，对许多人来说，只有一个叫做“Docker”的词来指代这一切。

    Docker内部的奥秘

    Docker是一个开发、发布和运行应用程序的开放平台。Docker能够将应用程序与基础设施分离，从而快速交付软件。Docker利用了Linux内核及其功能，因为独立运行进程，所以隔离方法十分重要。

    Docker之所以使用Linux Container（LXC），是因为其使用Runtime 作为后端。随着任务的发展，LXC被改变为Containerd。

    当前的Docker设置分为：Containerd（用于管理容器）和Dockerd（用于提供来自Docker主机的信息的持久进程守护进程）。被定义为“容器”的Docker，只不过是一个与用户友好的容器交互工具。它的创建方式使每个人都可以安装它、构建容器镜像、从注册表中提取镜像，并创建、启动和管理容器。这就是Docker被称为“容器”的原因。

    那么Kubernetes是什么?和这一切又有什么关系?

    要想理解为什么Kubernetes和Docker会一起出名，我们需要先了解Docker是如何集成在Kubernetes中以及开放容器倡议（OCI）和容器运行时接口（CRI）的含义。

    什么是OCI

    Kubernetes采用容器的概念，它并不是在一台服务器上运行容器化应用程序，而是将它们分布在一个集群上。

    容器的普及需要有一个开放的镜像标准。Docker Inc和CoreOS创建了OCI（Open Container Initiative，开放容器倡议），其使命是产生标准格式。它推出了两个具体的标准：

    • 对二进制格式镜像的要求

    • 一个描述如何交互和运行容器的规范。OCI维护着一个名为Runc的参考实现，Containerd在后台使用Runc与容器进行交互

    OCI增加了不同容器运行时解决方案之间的互操作性，因此，镜像可以在任何其他遵守此标准的系统中运行。

    什么是CRI

    为了工作，Kubernetes 需要一个支持CRI的容器运行时。CRI是一个Kubernetes API，它定义了Kubernetes与不同容器运行时交互的方式。因为它是标准化的规范，所以您可以选择想要使用的CRI实现或自行编写。

    为什么Kubernetes不需要Docker作为容器运行时？Docker比Kubernetes更老，并且没有实现CRI，为什么它能够发挥作用？

    Dockershim组件的创建是为了让你与CRI交互。但如今Docker有替代品，Kubernetes便不再需要保持这种额外的复杂性了。

    前面解释过，Docker并不是一个容器运行时，它是一系列与容器交互的工具，只是一个中间人。

    应该停止将Kubernetes与Docker一起使用吗？

    如果您的集群已经由GKE、EKS或AKS‌（默认为Containerd）等主要云提供商配置，或者您只是一个Kubernetes用户，这对您没有影响。

    Docker已经并将继续在Kubernetes生态系统中发挥重要作用。后者将继续运行Docker容器并从Docker注册表中提取镜像，因为Docker生成了符合OCI的镜像。

    但是，让我们来谈谈自己吧！在本文中，我们将引导您使用Containerd而不是Docker创建一个Kubernetes集群。

    Vagrant VM上的集群设置

    下面我们编写一个基本的Vagrantfile和脚本配置供大家理解，可以按照以下提供的步骤创建Kubernetes集群。

    作为先决条件，您需要安装和配置Virtualbox和Vagrant。

    Step 1：在启动集群之前，首先在您选择的文件夹中创建一个Vagrantfile文件。

    Vagrantfile

    1.  
    2. # -*- mode: ruby -*-
    3. # vi: set ft=ruby :
    4.  
    5. ENV['VAGRANT_NO_PARALLEL'] = 'yes'
    6.  
    7. Vagrant.configure(2) do |config|
    8.  
    9.   # Kubernetes Master Server
    10.   config.vm.define "master" do |node|
    11.   
    12.     node.vm.box               = "generic/ubuntu2004"
    13.     node.vm.box_check_update  = false
    14.     node.vm.box_version       = "3.2.18"
    15.     node.vm.hostname          = "master"
    16.  
    17.     node.vm.network "private_network", ip: "172.0.0.100"
    18.   
    19.     node.vm.provider :virtualbox do |v|
    20.       v.name    = "master"
    21.       v.memory  = 2048
    22.       v.cpus    =  2
    23.     end
    24.   
    25.     node.vm.provider :libvirt do |v|
    26.       v.memory  = 2048
    27.       v.nested  = true
    28.       v.cpus    = 2
    29.     end
    30.   
    31.  
    32.   end
    33.  
    34.   # Kubernetes Worker Node
    35.  
    36.     config.vm.define "worker0" do |node|
    37.  
    38.       node.vm.box               = "generic/ubuntu2004"
    39.       node.vm.box_check_update  = false
    40.       node.vm.box_version       = "3.2.18"
    41.       node.vm.hostname          = "worker0"
    42.  
    43.       node.vm.network "private_network", ip: "172.0.1.101"
    44.  
    45.       node.vm.provider :virtualbox do |v|
    46.         v.name    = "worker0"
    47.         v.memory  = 1024
    48.         v.cpus    = 1
    49.       end
    50.  
    51.       node.vm.provider :libvirt do |v|
    52.         v.memory  = 1024
    53.         v.nested  = true
    54.         v.cpus    = 1
    55.       end
    56.     end
    57. end

    Step 2：执行vagrant命令。它将启动两个节点，一个主节点和一个工作节点。

    1.  
    2. vagrant up

    Step 3 ：登录主节点和工作节点安装集群初始化配置脚本。

    1.  
    2. vagrant ssh master
    1.  
    2. vagrant ssh worker0

    main.sh

    1.  
    2. #!/bin/bash
    3.  
    4. echo "[TASK 1] Disable and turn off SWAP"
    5. sed -i '/swap/d' /etc/fstab
    6. swapoff -a
    7.  
    8. echo "[TASK 2] Stop and Disable firewall"
    9. systemctl disable --now ufw >/dev/null 2>&1
    10.  
    11. echo "[TASK 3] Enable and Load Kernel modules"
    12. cat >>/etc/modules-load.d/containerd.conf<<EOF
    13. overlay
    14. br_netfilter
    15. EOF
    16. modprobe overlay
    17. modprobe br_netfilter
    18.  
    19. echo "[TASK 4] Add Kernel settings"
    20. cat >>/etc/sysctl.d/kubernetes.conf<<EOF
    21. net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
    22. net.bridge.bridge-nf-call-iptables  = 1
    23. net.ipv4.ip_forward                 = 1
    24. EOF
    25. sysctl --system >/dev/null 2>&1
    26.  
    27. echo "[TASK 5] Install containerd runtime"
    28. apt update -qq >/dev/null 2>&1
    29. apt install -qq -y containerd apt-transport-https >/dev/null 2>&1
    30. mkdir /etc/containerd
    31. containerd config default > /etc/containerd/config.toml
    32. systemctl restart containerd
    33. systemctl enable containerd >/dev/null 2>&1
    34.  
    35. echo "[TASK 6] Add apt repo for kubernetes"
    36. curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | apt-key add - >/dev/null 2>&1
    37. apt-add-repository "deb http://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main" >/dev/null 2>&1
    38.  
    39. echo "[TASK 7] Install Kubernetes components (kubeadm, kubelet and kubectl)"
    40. apt install -qq -y kubeadm=1.21.0-00 kubelet=1.21.0-00 kubectl=1.21.0-00 >/dev/null 2>&1

    Master node

    1. vagrant@master:~$ vim main.sh
    2. vagrant@master:~$ sudo bash main.sh
    3. [TASK 1] Disable and turn off SWAP
    4. [TASK 2] Stop and Disable firewall
    5. [TASK 3] Enable and Load Kernel modules
    6. [TASK 4] Add Kernel settings
    7. [TASK 5] Install containerd runtime
    8. [TASK 6] Add apt repo for kubernetes
    9. [TASK 7] Install Kubernetes components (kubeadm, kubelet and kubectl)

    Worker node

    1.  
    2. vagrant@worker0:~$ vim main.sh
    3. vagrant@worker0:~$ sudo bash main.sh
    4. [TASK 1] Disable and turn off SWAP
    5. [TASK 2] Stop and Disable firewall
    6. [TASK 3] Enable and Load Kernel modules
    7. [TASK 4] Add Kernel settings
    8. [TASK 5] Install containerd runtime
    9. [TASK 6] Add apt repo for kubernetes
    10. [TASK 7] Install Kubernetes components (kubeadm, kubelet and kubectl)

    Step 4 ：只在主节点上安装下面的脚本，并在最后复制kubeadm join命令。

    master.sh

    1.  
    2. #!/bin/bash
    3.  
    4. echo "[TASK 1] Pull required containers"
    5. kubeadm config images pull >/dev/null 2>&1
    6.  
    7. echo "[TASK 2] Initialize Kubernetes Cluster"
    8. kubeadm init --apiserver-advertise-address=172.0.0.100 --pod-network-cidr=192.168.0.0/16 >> /root/kubeinit.log 2>/dev/null
    9.  
    10. echo "[TASK 3] Deploy Calico network"
    11. kubectl --kubeconfig=/etc/kubernetes/admin.conf create -f https://docs.projectcalico.org/v3.18/manifests/calico.yaml >/dev/null 2>&1
    12. mkdir /home/vagrant/.kube
    13. cp /etc/kubernetes/admin.conf /home/vagrant/.kube/config
    14. chown -R vagrant:vagrant /home/vagrant/.kube
    15.  
    16. echo "[TASK 4] Generate and save cluster join command"
    17. kubeadm token create --print-join-command
    1.  
    2. vagrant@master:~$ vim master.sh
    3. vagrant@master:~$ sudo bash master.sh
    4.  
    5. [TASK 1] Pull required containers
    6. [TASK 2] Initialize Kubernetes Cluster
    7. [TASK 3] Deploy Calico network
    8. [TASK 4] Generate and save cluster join command
    9.  
    10. kubeadm join 172.0.0.100:6443 --token 5d6fgz.0lll5srvyxa9wfcm --discovery-token-ca-cert-hash sha256:0828fbc966896ac32550a7641d54593ef98738d2878ed80c1966431888cc1324

    Step 5 ：复制并以sudo用户身份在工作节点中运行join命令。

    1.  
    2. vagrant@worker0:~$ sudo kubeadm join 172.0.0.100:6443 --token 5d6fgz.0lll5srvyxa9wfcm --discovery-token-ca-cert-hash sha256:0828fbc966896ac32550a7641d54593ef98738d2878ed80c1966431888cc1324
    3. [preflight] Running pre-flight checks
    4. [preflight] Reading configuration from the cluster...
    5. [preflight] FYI: You can look at this config file with 'kubectl -n kube-system get cm kubeadm-config -o yaml'
    6. [kubelet-start] Writing kubelet configuration to file "/var/lib/kubelet/config.yaml"
    7. [kubelet-start] Writing kubelet environment file with flags to file "/var/lib/kubelet/kubeadm-flags.env"
    8. [kubelet-start] Starting the kubelet
    9. [kubelet-start] Waiting for the kubelet to perform the TLS Bootstrap...
    10.  
    11. This node has joined the cluster:
    12. * Certificate signing request was sent to apiserver and a response was received.
    13. * The Kubelet was informed of the new secure connection details.
    14.  
    15. Run 'kubectl get nodes' on the control-plane to see this node join the cluster

    Step 6 ：在主节点上，列出所有集群节点，以确保工作节点连接到主节点并处于就绪状态。

    1.  
    2. kubectl get nodes -o wide

    您可以使用Containerd而不是Docker来查看运行时。

    1.  
    2. vagrant@master:~$ kubectl get nodes -o wide
    3. NAME      STATUS   ROLES                  AGE     VERSION   INTERNAL-IP   EXTERNAL-IP   OS-IMAGE             KERNEL-VERSION     CONTAINER-RUNTIME
    4. master    Ready    control-plane,master   2m41s   v1.21.0   10.0.2.15     <none>        Ubuntu 20.04.2 LTS   5.4.0-72-generic   containerd://1.5.2
    5. worker0   Ready    <none>                 98s     v1.21.0   10.0.2.15     <none>        Ubuntu 20.04.2 LTS   5.4.0-72-generic   containerd://1.5.2

    结论

    至此，我们已经解决了为什么Kubernetes不需要Docker来工作的问题，并且也看到了Docker在工作流程中的重要性，以及在没有Docker运行时的情况下安装Kubernetes是多么简单。

    Kubernetes 正在成长，但改变不一定是痛苦的经历。

    大多数用户不需要采取任何行动。对于那些需要的人来说，仍然有时间进行下一步的测试和计划。

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