K8S 1.20 弃用 Docker 评估之 Docker CLI 的替代产品

背景

2020 年 12 月初，Kubernetes 在其最新的 Changelog 中宣布，自 Kubernetes 1.20 之后将弃用 Docker 作为容器运行时。
弃用 Docker 带来的，可能是一系列的改变，包括不限于：

• 容器镜像构建工具
  
• 容器 CLI
  
• 容器镜像仓库
  
• 容器运行时
  

专题文章《K8S 1.20 弃用 Docker 评估》会从多方面分析由此带来的变动和影响，上一篇：《K8S 1.20 弃用 Docker 评估之 Docker 和 OCI 镜像格式的差别》 主要介绍 镜像格式的变化，今天来介绍 Docker CLI 的替代产品及个人推荐。
Docker 命令简介

这里通过简单介绍 Docker CLI 的命令，来引出 Docker 作为一个容器的完整 all-in-one 工具箱，具体包括了这么几大类：容器、镜像及镜像仓库、容器网络的能力。
容器类常用命令

• 重命名：docker rename [CONTAINER_NAME] [NEW_CONTAINER_NAME]
  
• 运行：docker run [IMAGE] [COMMAND]
  
• 删除：docker rm [CONTAINER]
  
• 启动：docker start [CONTAINER]
  
• 停止：docker stop [CONTAINER]
  
• 重启：docker restart [CONTAINER]
  
• Kill：docker kill [CONTAINER]
  
• Attach：docker attach [CONTAINER]
  
• 运行状态：docker ps
  
• 日志：docker logs [CONTAINER]
  
• Inspect：docker inspect [OBJECT_NAME/ID]
  
• Events：docker events [CONTAINER]
  
• Top：docker top [CONTAINER]
  
• Stats：docker stats [CONTAINER]
  

镜像类常用命令

• 构建：docker build
  
• 打 Tag：docker tag
  
• 登录 DockerHub：docker login
  
• Pull：docker pull [IMAGE]
  
• Push：docker push [IMAGE]
  
• 导入镜像：docker import [URL/FILE]
  
• 从容器创建镜像：docker commit [CONTAINER] [NEW_IMAGE_NAME]
  
• 删除镜像：docker rmi [IMAGE]
  
• 加载镜像：docker load [TAR_FILE/STDIN_FILE]
  
• 保存镜像到 tar 包：docker save [IMAGE] > [TAR_FILE]
  
• 列出镜像：docke image ls
  
• 镜像历史：docker history [IMAGE]
  

Docker 配置类命令

docker config
容器网络类常用命令

• 列出网络：docker network ls
  
• 连接：docker network connect [NETWORK] [CONTAINER]
  
• 断开连接：docker network disconnect [NETWORK] [CONTAINER]
  

容器卷类常用命令

• 列出卷：docker volume ls
  
• 创建卷：docker volume create
  
• 删除卷：docker volume rm
  

小结

在 K8S 场景下，容器网络类操作以及容器卷类的操作基本上都由 kubelet 来实现了，我们日常不需要太过关注。
容器类操作、容器工具的配置，在 K8S 里，也是由 kubelet 来实现了，但是如果我们需要在个人机器上测试及调试，且不用 Docker 的话，那么是需要找一个替代品。
至于镜像类常用命令，特别是构建过程，K8S 默认不会涉及这一块，那么不用 Docker 的话，容器构建工具也是需要找一个替代品的。
Docker 替代品

Docker 运行时替代品

runC 实现主要是2个：

• [url=https://containerd.io/]containerd: Docker 的公司贡献的
  
• CRI-O: RedHat 主导
  

目前主流的选择是：containerd，包括 K8S 社区和 Rancher 等。CRI-O 主要被 RedHat 的 OpenShift 4 采用。
除此之前的还有其他非 runC 的运行时，如：Kata  和 gVisor 等，使用较少，但也在增长。
Docker CLI 替代

• Podman
  
• nerdctl
  

Docker 镜像构建替代品

Docker 镜像构建替代品可选项有：

• Buildah：RedHat 主导
  
• BuildKit：Moby 之下，由 Docker 贡献。
  
• Kaniko：Google 主导。
  

替代品懒人方案 - RedHat 开源的 3 件套：Buildah、Podman 和 Skopeo

先不提 K8S CRI 的替代。要替换掉 Docker，典型有以下方案：

• Docker 贡献的：nerdctl + buildkit
  
• RedHat 开源的：Buildah、Podman 和 Skopeo
  

我推荐的是：RedHat 开源的 3 件套：Buildah、Podman 和 Skopeo，理由如下：

• 功能齐全、强大：Buildah、Podman 和 Skopeo 可以完全覆盖 Docker 的功能，并且还额外提供一些 Docker 没有但是非常实用的功能，比如 docker 格式镜像转换为 oci 格式等。
  
• 稳定、安全：这 3 套工具，早在 2019 年就开始大规模的应用在 RedHat 的 OpenShift 4 上面了，历经多个版本迭代，安全 bug 修复较快，稳定性和安全有保障。
  
• 平滑继承：目前主流的企业 Linux 就是 RHEL 和 CentOS，它们的高版本自带这 3 个工具，甚至默认通过 alias 将 docker 命令映射为这些工具，可以平滑继承。
  
• 可以集成到现有的 K8S 或 CICD 系统中
  
• 在无根（rootless）模式下运行 - 无根容器更安全,因为它们运行时无需添加权限
  
• 不需要守护进程 - 这些工具在闲置时资源要求要小得多,因为当您没有运行容器时,Podman 没有运行,而 Docker 的守护进程总是运行。
  
• 原生 systemd 集成 - Podman 允许您创建 systemd unit 文件,并运行容器作为系统服务
  

下面做一些简单的介绍。
Buildah Podman  Skopeo 3 件套介绍

RedHat 提供了一组在没有容器引擎的情况下可以运行的命令行工具。它们是：

• podman - 用于直接管理 pod 和容器镜像（run、stop、start、ps、attach、exec 等）
  
• Buildah - 用于构建、推送和签名容器镜像
  
• Skopeo - 用于复制、检查、删除和签名镜像
  

由于这些工具与 Open Container Initiative(OCI) 兼容,所以它们可以用来管理由 Docker 和其他与 OCI 兼容的容器 。另外，它们特别适用于直接在 Red Hat Enterprise Linux 或 CentOS 中运行在单节点用例。
Buildah 、Podman、Skopeo 工具都更加轻量级，并专注于一组特性。
Podman 简介


配置

通过配置文件：/etc/containers/registries.conf 或 $HOME/.config/containers/registries.conf 配置。示例：

1. [registries.search]
2. registries = ['quay.io', 'docker.io']
4. [registries.insecure]
5. registries = ['insecure-registry.example.com']
7. [registries.block]
8. registries = []

复制代码

镜像操作

配置好了之后可以

• 登录镜像仓库：podman login docker.io
  
• 搜索镜像：podman search quay.io/postgresql-10
  
• Pull 镜像：podman pull [:]/[/]:
  
• Push 镜像：podman push registry.example.com:5000/postgresql/postgresql
  
• 列出镜像：podman images
  
• 查看镜像：podman inspect docker.io/postgresql
  
• 打 Tag：podman tag docker.io/postgresql:10 mypg:10
  
• Save 镜像： podman save -o myrsyslog.tar registry.redhat.io/rhel8/rsyslog:latest
  
• Load 镜像：podman load -i myrsyslog.tar
  
• 删除镜像：podman rmi registry.example.com:5000/postgresql/postgresql
  

容器操作

• 列出容器：podman ps -a
  
• 停止容器：podman stop mypg
  
• 运行容器：podman run [options] image [command [arg ...]]
  
• 启动容器：podman start mypg
  
• Inspect 容器：podman inspect 64ad94586c74
  
• 容器中执行命令：podman exec -it mypg /bin/bash
  
• Attach：podman attach mypg
  
• 导出容器：podman export -o mypg.tar 64ad94586c74
  
• 导入容器：podman import mypg.tar mypg-imported
  
• Kill：podman kill --signal="SIGHUP" 64ad94586c74
  
• 删除：podman rm peaceful_hopper
  
• Top：podman pod top mypod
  
• Stats：podman pod stats -a --no-stream
  
• Inspect：podman pod inspect mypod
  

卷操作

• 创建：podman volume create hostvolume
  
• Inspect：podman volume inspect hostvolume
  
• 挂载：podman run -it --name myubi1 -v hostvolume:/containervolume1 registry.access.redhat.com/ubi8/ubi /bin/bash
  

Buildah 操作

• 构建镜像：buildah bud -t caseycui/webserver .
  
• 多阶段构建：buildah bud -t multi -f ~/Containerfile.multifrom .
  

Skopeo 简介


Skepeo 非常强大，其中的一些功能非常使用，特别是在 Docker 向 OCI 转变的阶段。举例说明：
在镜像拉取到本地前，Inspect 远程镜像的信息：

1. # skopeo inspect docker://registry.redhat.io/ubi8/ubi-init
2. {
3.     "Name": "registry.redhat.io/ubi8/ubi8-init",
4.     "Digest": "sha256:c6d1e50ab...",
5.     "RepoTags": [
6.         "8.2-13-source",
7.         "8.0-15",
8.         "8.1-28",
9.         ...
10.         "latest"
11.     ],
12.    "Created": "2020-12-10T07:16:37.250312Z",
13.     "DockerVersion": "1.13.1",
14.     "Labels": {
15.         "architecture": "x86_64",
16.         "build-date": "2020-12-10T07:16:11.378348",
17.         "com.redhat.build-host": "cpt-1007.osbs.prod.upshift.rdu2.redhat.com",
18.         "com.redhat.component": "ubi8-init-container",
19.         "com.redhat.license_terms": "https://www.redhat.com/en/about/red-hat-end-user-license-agreements#UBI",
20.         "description": "The Universal Base Image Init is designed to run an init system as PID 1 for running multi-services inside a container
21.         ...

复制代码

镜像复制，除了本地和镜像仓库之间的复制外，还支持复制到更多场景（如：S3 等）：

1. $ skopeo copy \
2. docker://registry.access.redhat.com/ubi8:8.1-397-source \
3. dir:$HOME/TEST
4. ...
5. Copying blob 477bc8106765 done
6. Copying blob c438818481d3 done
7. Copying blob 26fe858c966c done
8. Copying blob ba4b5f020b99 done
9. Copying blob f7d970ccd456 done
10. Copying blob ade06f94b556 done
11. Copying blob cc56c782b513 done
12. Copying blob dcf9396fdada done
13. Copying blob feb6d2ae2524 done
14. Copying config dd4cd669a4 done
15. Writing manifest to image destination
16. Storing signatures

复制代码

使用认证文件进行操作：skopeo inspect --creds=./auth.json docker://$IMAGE
❗️ 实用功能： docker 格式镜像和 oci 格式镜像相互转换：

1. skopeo copy oci:/tmp/myimage docker://registry.example.com/myimage
2. podman run docker://registry.example.com/myimage
4. skopeo copy docker://registry.example.com/myimage oci:/tmp/myimage
5. podman run oci:/tmp/myimage  

复制代码

❗️ 实用功能： 打成 docker 格式的 tar 包或 oci 格式的 tar 包：

1. skopeo copy docker://registry.fedoraproject.org/fedora:latest docker-archive:/tmp/fedora.img
2. podman run docker-archive:/tmp/fedora.img echo hello
4. skopeo copy docker-archive:/tmp/fedora.img oci-archive:/tmp/fedora-oci.img
5. podman run oci-archive:/tmp/fedora-oci.img echo hello

复制代码

小结

通过上面也能看到，podman 基本上能替换 docker 的所有命令，而且命令的参数、格式等基本上和 docker cli 是一致的，替换和学习成本都不高。
总结

其实说实话，Docker CLI 的替换得分情况：

• K8S Node 上，CRI 已经从 Docker 替换为 containerd 或 CRI-O，那么这时候 K8S Node 上已经没有 docker cli 了，那么我推荐你使用：nerdctl + buildkit （Node 上一般也不会进行镜像构建操作吧？镜像构建操作一般在 CICD 机器上或容器中）或 Buildah + Podman + Skopeo 三件套。其中 Skopeo 在 Docker 替换为其他的过程中用途还是挺大的；
  
• 个人电脑、开发测试机、CICD 节点等非 K8S Node 上：建议还是使用 Docker。省心省力和熟悉。打出来的镜像 K8S 也能用。
  

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