作者：米開朗基楊
有追求的工程師一般都是有技術潔癖的，雲原生的世界更是如此，Kubernetes 雖然制定了容器運行時接口（CRI）標准，但早期能用的容器運行時只有 Docker，而 Docker 又不適配這個標准，於是給 Docker 開了后門，花了大量的精力去適配它。后來有了更多的容器運行時可以選擇后，Kubernetes 就不得不重新考量要不要繼續適配 Docker 了，因為每次更新 Kubelet 都要考慮與 Docker 的適配問題。
標准這個東西就是這樣，我定好標准，你兼容了就一起玩，不兼容就拜拜，它就像兩個人在一起的底線，你可以重，你可以丑，你也可以不完善，但是你不兼容標准就真的不能一起玩了，於是 Kubernetes 就把 Docker 踢出了群聊。
最終 Kubernetes 選擇了 Containerd，時至今日 Containerd 已經變成一個工業級的容器運行時了，它足夠簡單、健壯，可移植性也很強。
現有 CLI 的不足
雖然 Docker 能干的事情，現在 Containerd 都能干，但 Containerd 還有一個非常明顯的缺陷：CLI 不夠友好。它無法像 Docker 和 Podman 一樣通過一條簡單的命令啟動一個容器，它的兩個 CLI 工具 ctr 和 crictl 都無法實現這么一件非常簡單的需求，而這個需求是大多數人都需要的，我總不能為了在本地測試容器而專門部署一個 Kubernetes 集群吧？
ctr 的設計對人類不太友好，例如缺少以下這些和 Docker 類似的功能：
docker run -p <PORT>docker run --restart=always- 通過憑證文件
~/.docker/config.json來拉取鏡像 docker logs
除此之外還有一個 CLI 工具叫 crictl，和 ctr 一樣不太友好。
為了解決這個痛點，Containerd 官方推出了一個新的 CLI 叫 nerdctl。nerdctl 的使用體驗和 docker 一樣順滑，例如：
🐳 → nerdctl run -d -p 8080:80 --name=nginx --restart=always nginx
nerdctl 只是 docker 的復制品？
nerdctl 的目標並不是單純地復制 docker 的功能，它還實現了很多 docker 不具備的功能，例如延遲拉取鏡像（lazy-pulling）、鏡像加密（imgcrypt）等。
延遲拉取鏡像功能可以參考這篇文章：Containerd 使用 Stargz Snapshotter 延遲拉取鏡像。
雖然這些功能預計最終也會在 Docker 中實現，但可能需要幾個月甚至幾年的時間，因為 Docker 目前的設計只使用一小部分 Containerd 子系統。將來 Docker 有可能重構代碼以使用完整的 Containerd，但目前還沒看到什么實質性進展。所以 Containerd 社區決定創建一個新的 CLI 來更友好地使用 Containerd。
nerdctl 試用
你可以從 nerdctl 的 release 中下載最新的可執行文件，每一個版本都有兩種可用的發行版：
nerdctl-<VERSION>-linux-amd64.tar.gz: 只包含 nerdctl。nerdctl-full-<VERSION>-linux-amd64.tar.gz: 包含了 nerdctl 和相關依賴組件（containerd, runc, CNI, …）。
如果你已經安裝了 Containerd，只需要選擇前一個發行版，否則就選擇完整版。
安裝好 nerdctl 后，就可以使用 nerdctl 來運行容器了：
🐳 → nerdctl run -d -p 80:80 --name=nginx --restart=always nginx:alpine
docker.io/library/nginx:alpine: resolved |++++++++++++++++++++++++++++++++++++++|
index-sha256:d33e9e24389d7d8b90fe2bcc2dd1bc09b4d235e916ba9d5d9a71cf52e340edb6: done |++++++++++++++++++++++++++++++++++++++|
manifest-sha256:c1f4e1974241c3f9ddb2866b2bf8e7afbceaa42dae82aabda5e946d03f054ed2: done |++++++++++++++++++++++++++++++++++++++|
config-sha256:bfad9487e175364fd6315426feeee34bf5e6f516d2fe6a4e9b592315e330828e: done |++++++++++++++++++++++++++++++++++++++|
layer-sha256:29d3f97df6fd99736a0676f9e57e53dfa412cf60b26d95008df9da8197f1f366: done |++++++++++++++++++++++++++++++++++++++|
layer-sha256:9aae54b2144e5b2b00c610f8805128f4f86822e1e52d3714c463744a431f0f4a: done |++++++++++++++++++++++++++++++++++++++|
layer-sha256:a5f0adaddd5456b7c5a3753ab541b5fad750f0a6499a15f63571b964eb3e2616: done |++++++++++++++++++++++++++++++++++++++|
layer-sha256:5df810e1c460527fe400cdd2cab62228f5fb3da0f2dce86a6a6c354972f19b6e: done |++++++++++++++++++++++++++++++++++++++|
layer-sha256:345aee38d3533398e0eb7118e4323a8970f7615136f2170dfb2b0278bbd9099d: done |++++++++++++++++++++++++++++++++++++++|
layer-sha256:e6a4c36d7c0e358e5fc02ccdac645b18b85dcfec09d4fb5f8cbdc187ce9467a0: done |++++++++++++++++++++++++++++++++++++++|
elapsed: 5.7 s total: 9.4 Mi (1.6 MiB/s)
27b55e0b18b10c4c8f34e3ba709614e7b1760a75db061d2ce5183e8b1101ce09
查看創建的容器：
🐳 → nerdctl ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
3b5faa266a43 docker.io/library/nginx:alpine "/docker-entrypoint.…" 3 minutes ago Up 0.0.0.0:80->80/tcp nginx
和 Docker 一樣，Containerd 也有一個子命令 network：
🐳 → nerdctl network ls
NETWORK ID NAME FILE
0 bridge
k8s-pod-network /etc/cni/net.d/10-calico.conflist
host
none
來看下默認的 bridge 配置：
🐳 → nerdctl network inspect bridge
[
{
"CNI": {
"cniVersion": "0.4.0",
"name": "bridge",
"nerdctlID": 0,
"plugins": [
{
"type": "bridge",
"bridge": "nerdctl0",
"isGateway": true,
"ipMasq": true,
"hairpinMode": true,
"ipam": {
"type": "host-local",
"routes": [
{
"dst": "0.0.0.0/0"
}
],
"ranges": [
[
{
"subnet": "10.4.0.0/24",
"gateway": "10.4.0.1"
}
]
]
}
},
{
"type": "portmap",
"capabilities": {
"portMappings": true
}
},
{
"type": "firewall"
},
{
"type": "tuning"
}
]
},
"NerdctlID": 0
}
]
可以看到 network 子命令背后還是 CNI 在運作，與 docker network 子命令原理不同。
構建鏡像
nerdctl 也可以和 buildkit 結合使用來構建容器鏡像，需要先下載 buildkit 的可執行文件：
🐳 → wget https://github.com/moby/buildkit/releases/download/v0.8.2/buildkit-v0.8.2.darwin-amd64.tar.gz
將其解壓到 $PATH 中：
🐳 → tar -C /usr/local/ -zxvf buildkit-v0.8.2.linux-amd64.tar.gz
編寫 systemd unit 文件：
# /etc/systemd/system/buildkit.service
[Unit]
Description=BuildKit
Documentation=https://github.com/moby/buildkit
[Service]
ExecStart=/usr/local/bin/buildkitd --oci-worker=false --containerd-worker=true
[Install]
WantedBy=multi-user.target
啟用 buildkit.service 並設置開機自動運行：
🐳 → systemctl enable --now buildkit.service
下面以 KubeSphere 項目為例，展示如何使用 nerdctl 來構建鏡像。
首先克隆 KubeSphere 官方倉庫：
🐳 → git clone --depth=1 https://github.com.cnpmjs.org/kubesphere/kubesphere.git
進入倉庫目錄，編譯二進制文件：
🐳 → cd kubesphere
🐳 → make ks-apiserver
將二進制文件拷貝到 Dockerfile 目錄：
🐳 → cp bin/cmd/ks-apiserver build/ks-apiserver
進入 Dockerfile 目錄，修改 Dockerfile：
# Copyright 2020 The KubeSphere Authors. All rights reserved.
# Use of this source code is governed by an Apache license
# that can be found in the LICENSE file.
FROM alpine:3.11
ARG HELM_VERSION=v3.5.2
RUN apk add --no-cache ca-certificates
# install helm
RUN wget https://get.helm.sh/helm-${HELM_VERSION}-linux-amd64.tar.gz && \
tar xvf helm-${HELM_VERSION}-linux-amd64.tar.gz && \
rm helm-${HELM_VERSION}-linux-amd64.tar.gz && \
mv linux-amd64/helm /usr/bin/ && \
rm -rf linux-amd64
# To speed up building process, we copy binary directly from make
# result instead of building it again, so make sure you run the
# following command first before building docker image
# make ks-apiserver
#
COPY ks-apiserver /usr/local/bin/
EXPOSE 9090
CMD ["sh"]
構建鏡像：
🐳 → cd build/ks-apiserver
🐳 → nerdctl build -t ks-apiserver .
[+] Building 22.6s (9/9) FINISHED
=> [internal] load build definition from Dockerfile 0.0s
=> => transferring dockerfile: 812B 0.0s
=> [internal] load .dockerignore 0.0s
=> => transferring context: 2B 0.0s
=> [internal] load metadata for docker.io/library/alpine:3.11 1.0s
=> [1/4] FROM docker.io/library/alpine:3.11@sha256:bf5fa774f08a9ed2cb301e522b769d43d48124315a4ec50eae3228d03b9dc558 7.9s
=> => resolve docker.io/library/alpine:3.11@sha256:bf5fa774f08a9ed2cb301e522b769d43d48124315a4ec50eae3228d03b9dc558 0.0s
=> => sha256:9b794450f7b6db7c944ba1f4161edb68cb535052fe7db8ac06e613516c4a658d 2.10MB / 2.82MB 21.4s
=> => extracting sha256:9b794450f7b6db7c944ba1f4161edb68cb535052fe7db8ac06e613516c4a658d 0.1s
=> [internal] load build context 1.0s
=> => transferring context: 115.87MB 1.0s
=> [2/4] RUN apk add --no-cache ca-certificates 2.7s
=> [3/4] RUN wget https://get.helm.sh/helm-v3.5.2-linux-amd64.tar.gz && tar xvf helm-v3.5.2-linux-amd64.tar.gz && rm helm-v3.5.2-linux-amd64.tar.gz && mv linux-amd64 4.7s
=> [4/4] COPY ks-apiserver /usr/local/bin/ 0.2s
=> exporting to oci image format 5.9s
=> => exporting layers 4.6s
=> => exporting manifest sha256:d7eb2a90496678d11ac5c363b7743ffe2b8e23e7071b94556a5e3231f50f5a6e 0.0s
=> => exporting config sha256:8eb6a5187ce958e76c8d37e18221d88f25b48dd7e6672021d0fce21bb071f284 0.0s
=> => sending tarball 1.3s
unpacking docker.io/library/ks-apiserver:latest (sha256:d7eb2a90496678d11ac5c363b7743ffe2b8e23e7071b94556a5e3231f50f5a6e)...done
unpacking overlayfs@sha256:d7eb2a90496678d11ac5c363b7743ffe2b8e23e7071b94556a5e3231f50f5a6e (sha256:d7eb2a90496678d11ac5c363b7743ffe2b8e23e7071b94556a5e3231f50f5a6e)...done
查看構建好的鏡像：
🐳 → nerdctl images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
alpine 3.11 bf5fa774f08a 3 seconds ago 2.7 MiB
ks-apiserver latest d7eb2a904966 6 minutes ago 57.7 MiB
關於 nerdctl 的更多用法，可以參考官方倉庫的 README。
總結
從行業趨勢來看，Docker 已經和 Kubernetes 社區漸行漸遠，以 Containerd 為代表的實現了 CRI 接口的容器運行時將會受到 Kubernetes 的青睞。但純粹使用 Containerd 還是有諸多困擾，比如不方便通過 CLI 來創建管理容器，有了 nerdctl 這個 CLI 工具，就就可以填補 Containerd 易用性的空缺，讓你在單機上也能愉快地使用 Containerd。