一、背景：Kubernetes容器运行时演进史
自2020年Kubernetes 1.20版本宣布弃用Docker作为默认容器运行时以来，容器技术生态经历了重大变革。作为CNCF毕业项目，Containerd凭借其轻量化架构、原生CRI支持和卓越性能表现，逐渐成为云原生时代的首选运行时。截至2025年，超过80%的生产级K8s集群已完成运行时升级，这场技术迁移浪潮背后的驱动力值得深入探究。
二、Containerd核心优势解析
1. 架构精简度对比
指标 | Docker | Containerd |
|---|---|---|
守护进程数量 | 3 (Docker,containerd,runC) | 1 (containerd) |
内存占用 | 100MB+ | 30-50MB |
CRI调用链路 | 需Docker-shim转换 | 原生支持 |
冷启动时间 | 1.2s | 0.8s |
（数据来源：CNCF 2024容器运行时基准测试报告）
2. 关键技术优势
原生CRI集成：消除Docker-shim带来的性能损耗
资源占用优化：减少30%的节点内存开销
安全增强：最小化攻击面，符合NSA/CISA容器安全基线
镜像管理革新：支持Stargz懒加载，加速大规模镜像分发
三、生产环境迁移流程
说明：我们公司使用rancher来管理和搭建集群，rancher本身是不支持指定节点来滚动升级的，我们二开了rancher，增加了指定节点来升级节点kubelet、kube-proxy等组件
###下面打标签都是在rancher的local集群进行，标签对master节点不生效### 下面所有的nodes资源指的是 rancher的 crd nodes.management.cattle.io# 跳过升级节点，会阻塞整个集群的升级状态，当集群升级时根据需求要逐渐删除该label。所有nodes没有这个label时，集群更新成功，状态为正常qihoo.net/upgrade=false# nodes资源加上该标签，会忽略带标签的节点，该label不回阻塞升级过程，其他节点更新完成功后，集群状态会正常qihoo.net/upgrade=ignore1. 迁移前准备
# 集群状态备份： 通过rancher页面，备份集群数据（集群状态，etcd数据等）# 环境兼容性检测 kubectl get nodes -o jsonpath='{.items[*].status.nodeInfo.containerRuntimeVersion}' # 输出预期结果应包含"Docker"标识 #安装命令行工具crictl nerdctlwget http://xxxx.qihoo.net/kubernetes/crictlchmod +x crictlmv crictl /usr/bin/cat <<EOF > /etc/crictl.yamlruntime-endpoint: unix:///run/containerd/containerd.sockimage-endpoint: unix:///run/containerd/containerd.socktimeout: 10debug: false EOFwget http://xxx.qihoo.net/kubernetes/nerdctlchmod +x nerdctlmv nerdctl /usr/bin/# 集群需要升级containerd节点暂时先全部打上label#获取nodeskubectl get nodes.management.cattle.io -n c-9vk5r#集群所有需要升级nodes节点打上暂停升级标签kubectl label nodes.management.cattle.io -n c-xxxx m-xxxxxxxx qihoo.net/upgrade=false#集群中不需要升级的集群打上忽略标签kubectl label nodes.management.cattle.io -n c-zv6zb m-xxxxxxx qihoo.net/upgrade=ignore2. 升级master节点
# 把集群master节点的pod驱逐；确认相关系统组件的pod调度到其它机器并正常运行; kubectl drain xxxxxx.qihoo.net --ignore-daemonsets --delete-local-data --grace-period=0#更改containerd的/etc/containerd/config.toml配置文件并重启containerd、docker等systemctl daemon-reloadsystemctl restart containerdsystemctl restart dockerdocker restart etcd service-sidekick kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler kubelet kube-proxy# 重建master节点上的daemonset的podHOSTNAME=$(hostname)for i in $(kubectl get pod -A -owide |grep ${HOSTNAME}|awk '{print $1"@"$2}')do ns=$(echo $i|awk -F'@' '{print $1}') po=$(echo $i|awk -F'@' '{print $2}') kubectl delete po -n${ns} ${po} --forcedone更改rancher中集群配置使用containerd
修改完成后，集群会升级master节点，等待master节点升级完成，原有的master上的ds的 pods 默认会重新创建；在重建过程中，对于一些 其他pod，可能需要人工干预去重建，然后在清理docker运行时下的残留进程。
检查master节点升级成功，确保上面的pod正常。
kubectl get nodes -o jsonpath='{.items[*].status.nodeInfo.containerRuntimeVersion}'3. 按照滚动比例升级node节点需要升级的节点先驱逐，然后删除对应rancher nodes 资源的label，就开始升级
#驱逐节点
kubectl drain xxxxxx.qihoo.net --ignore-daemonsets --delete-emptydir-data --grace-period=0 --force
# 更改containerd的/etc/containerd/config.toml配置文件并重启containerd、docker等systemctl daemon-reloadsystemctl restart containerdsystemctl restart dockerdocker restart kubelet kube-proxy nginx-proxy
# 删除对应机器label，机器开始升级；注意更换 -n c-zv6zb m-3ba9e952bcfbkubectl label nodes.management.cattle.io -n c-zv6zb m-3ba9e952bcfb qihoo.net/upgrade-
# 等机器更新完成后，删除机器上的daemonset的podHOSTNAME=$(hostname)for i in $(kubectl get po -A -owide |grep ${HOSTNAME}|awk '{print $1"@"$2}')do ns=$(echo $i|awk -F'@' '{print $1}') po=$(echo $i|awk -F'@' '{print $2}') kubectl delete po -n${ns} ${po} --forcedone
# 查看 node 运行时为 containerd四、企业级实践案例
案例：公司迁移成效
指标 | 迁移前(Docker) | 迁移后(Containerd) | 提升幅度 |
|---|---|---|---|
Pod启动延迟 | 2.3s | 1.1s | 52% |
节点内存占用 | 1.8GB | 1.2GB | 33% |
CI/CD流水线耗时 | 14分钟 | 9分钟 | 36% |
五、常见问题解决方案
Q1: 如何兼容遗留Docker命令？
# 安装nerdctl增强工具 sudo containerd-rootless-setuptool.sh install alias docker=nerdctlQ2: 镜像存储如何迁移？
# 导出Docker镜像 docker save myapp:v1 > myapp.tar # 导入Containerd nerdctl load -i myapp.tarQ3: 监控体系如何适配？
推荐部署方案：
Prometheus + cAdvisor 2.8+（支持Containerd指标）
Grafana仪表盘ID 13105（Containerd专项监控模板）
六、未来演进方向
随着2025年Kubernetes 1.30版本发布，容器运行时生态将迎来新变革：
WasmEdge集成：支持WebAssembly工作负载
硬件加速支持：NVIDIA Container Toolkit 3.0深度优化
统一镜像规范：OCI Artifact全面普及
结语
容器运行时的升级不仅是技术组件的简单替换，更是云原生架构持续进化的必经之路。选择Containerd不仅意味着获得性能提升，更是拥抱开放标准的战略决策。建议结合自身技术栈，制定渐进式迁移计划，充分利用CNCF生态工具链实现平滑过渡。
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