Kubernetes 基于sealos和nerdctl实现镜像管理

实践环境

nerdctl下载地址

https://github.com/containerd/nerdctl/releases

openEuler-22.03-LTS-SP4

registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/labring/kubernetes:v1.27.16

https://github.com/labring/sealos/releases/download/v5.1.1/sealos_5.1.1_linux_amd64.tar.gz

nerdctl简介

nerdctl是一款专为containerd设计的Docker兼容命令行工具（CLI），旨在为熟悉Docker的用户提供无缝迁移体验，同时解锁containerd的高级特性。其核心定位是填补“低级容器运行时（containerd）”与“高级用户体验（Docker CLI）”之间的 gap，让用户无需改变使用习惯即可享受containerd的性能与安全优势。

1. 核心目标

nerdctl的主要目标是降低containerd的使用门槛，推动其普及。具体来说：

• 从Docker转向containerd的用户提供一致的命令行体验（如nerdctl run、nerdctl build等命令与Docker完全兼容）；
• 暴露containerd的原生高级特性（如Rootless无特权运行、Stargz懒加载、镜像加密等），这些特性是Docker CLI尚未充分支持的；
• 作为containerd的非核心子项目，聚焦“用户友好性”与“功能实验性”，助力containerd生态的发展。

2. 关键特性

nerdctl的特性围绕“兼容Docker”与“扩展containerd功能”展开，主要包括：

• Docker CLI兼容：支持几乎所有常用Docker命令（如run、ps、build、push），甚至Docker Compose（nerdctl compose up），用户可直接替换docker为nerdctl使用；

• Rootless无特权模式：允许非root用户运行容器，通过containerd-rootless-setuptool.sh安装配置，降低安全风险；

• 高级镜像特性：支持Stargz/Nydus/OverlayBD等懒加载技术（无需完全下载镜像即可启动）、镜像加密（ocicrypt）、P2P镜像分发（IPFS）及镜像签名验证（cosign）；

• Kubernetes集成：可直接管理Kubernetes集群中的容器（通过--namespace k8s.io参数），如nerdctl --namespace k8s.io ps -a查看集群容器；

• 多平台与构建支持：支持多平台镜像构建（nerdctl buildx build）、镜像格式转换（如Docker Manifest转OCI/estargz）及BuildKit依赖（用于镜像构建

安装nerdctl

k8s集群所有需要使用nerdctl的节点上部署

wget https://github.com/containerd/nerdctl/releases/download/v1.7.6/nerdctl-full-1.7.6-linux-amd64.tar.gz
tar -C /usr/local -xzf nerdctl-full-1.7.6-linux-amd64.tar.gz
ln -s /usr/local/bin/nerdctl /usr/bin/nerdctl

验证

# nerdctl --version
nerdctl version 1.7.6

参考链接：

https://github.com/containerd/nerdctl

配置 nerdctl 访问 K8s 命名空间

Sealos 部署的 K8s 集群使用 k8s.io命名空间存储容器数据（containerd 的命名空间机制），而 nerdctl 默认使用 default命名空间。因此，需通过以下方式让 nerdctl 访问 K8s 容器：

• 临时指定：在执行 nerdctl 命令时，通过 --namespace=k8s.io参数指定命名空间（推荐，避免全局配置影响）。

  示例：列出 K8s 集群中的所有容器（需指定命名空间）

  # nerdctl ps -a
  CONTAINER ID    IMAGE    COMMAND    CREATED    STATUS    PORTS    NAMES
  # nerdctl --namespace=k8s.io ps -a
  CONTAINER ID    IMAGE                                               COMMAND                   CREATED       STATUS     PORTS    NAMES
  063e15488d95    sealos.hub:5000/cilium/cilium:v1.14.4               "cilium-agent --conf…"    3 days ago    Created             k8s://kube-system/cilium-2lrwx/cilium-agent
  1006e0854b8b    sealos.hub:5000/pause:3.5                           "/pause"                  3 days ago    Up               
  ...略
  

• 永久配置：创建 nerdctl 配置文件（/etc/nerdctl/nerdctl.toml），设置默认命名空间为 k8s.io：

  # mkdir /etc/nerdctl
  # vi /etc/nerdctl/nerdctl.toml
  

  设置nerdctl.toml中增加以下全局配置，这样执行nerdctl命令时默认使用 k8s.io命名空间

  namespace = "k8s.io"
  debug = false
  

核心操作（nerdctl 管理 K8s 容器）

nerdctl 与 Sealos 集成后，主要用于容器调试（弥补 kubectl的不足），以下是常见操作：

1. 查看 K8s 容器状态

# 列出所有 K8s 容器（包括停止的）
nerdctl --namespace=k8s.io ps -a
# 过滤特定 Pod 的容器（如 `nginx` Pod）
nerdctl --namespace=k8s.io ps -a | grep nginx

2. 查看容器日志（解决 kubectl logs失效问题）

当 kubectl logs <pod-name>无法获取日志（如容器崩溃、日志截断）时，nerdctl 可直接读取容器的标准输出日志：

# 查看容器实时日志（-f 跟踪日志，--tail 显示最后 N 行）
nerdctl --namespace=k8s.io logs -f --tail=100 <容器ID>
# 示例：查看 nginx Pod 的容器日志
nerdctl --namespace=k8s.io logs -f $(nerdctl --namespace=k8s.io ps -a | grep nginx | awk '{print $1}')

优势：nerdctl 日志直接来自 containerd，避免了 kubectl与 K8s API 之间的转发延迟，更适合调试容器启动失败等问题。

3. 进入运行中的容器

当需要进入 K8s 容器执行命令（如查看配置文件、调试应用）时，nerdctl 可直接附加到容器进程：

# 进入容器（--it 交互式终端，/bin/sh 进入 shell）
nerdctl --namespace=k8s.io exec -it <容器ID> /bin/sh

# 示例：进入 `nginx` 容器
nerdctl --namespace=k8s.io exec -it $(nerdctl --namespace=k8s.io ps -a | grep nginx | awk '{print $1}') /bin/sh

注意：需确保容器处于 Up状态，且镜像包含 shell（如 nginx:alpine包含 /bin/sh）。

4. 查看容器详细信息

通过 nerdctl inspect可获取容器的底层信息（如网络配置、挂载点、环境变量），帮助排查网络或存储问题：

# 查看容器详细信息（JSON 格式）
nerdctl --namespace=k8s.io inspect <容器ID>
# 过滤关键信息（如 IP 地址、挂载点）
nerdctl --namespace=k8s.io inspect <容器ID> | grep -A 10 "NetworkSettings"

输出说明：包含容器的网络配置（如 IPAddress、Gateway）、挂载点（如 Mounts）、环境变量（如 Env）等，比 kubectl describe pod更详细。

5. 管理容器镜像（补充 Sealos 镜像管理）

nerdctl 可直接操作 Sealos 集群节点上的容器镜像（如拉取、删除、打标签），补充 Sealos 离线镜像管理的不足：

# 登录仓库（有些镜像仓库要求登录后才可以执行其它操作,比如阿里云）
# nerdctl login sealos.hub:5000  #说明：回车后会要求输入账号，输入账号后回车会要求输入密码

# 拉取镜像（支持镜像加速，如阿里云）
# nerdctl pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/library/nginx:alpine

# 列出本地镜像
# nerdctl --namespace=k8s.io images
REPOSITORY                          TAG         IMAGE ID        CREATED       PLATFORM       SIZE         BLOB SIZE
docker.xuanyuan.me/library/nginx    1.25        a484819eb602    2 days ago    linux/amd64    192.8 MiB    67.7 MiB
sealos.hub:5000/cilium/cilium       v1.14.4     57b1a0413723    3 days ago    linux/amd64    520.1 MiB    183.7 MiB
sealos.hub:5000/cilium/cilium       <none>      57b1a0413723    3 days ago    linux/amd64    520.1 MiB    183.7 MiB
sealos.hub:5000/kube-proxy          v1.22.17    614ec43f14e1    3 days ago    linux/amd64    104.8 MiB    34.3 MiB
...略

# 批量删除所有 tag 为 None的镜像
# 通过 nerdctl images命令过滤无标签镜像，并结合管道操作批量删除：
# 列出所有无标签镜像的 ID
# nerdctl --namespace=k8s.io images --all --filter "dangling=true" 
REPOSITORY                                 TAG       IMAGE ID        CREATED       PLATFORM       SIZE         BLOB SIZE
sealos.hub:5000/cilium/cilium              <none>    57b1a0413723    3 days ago    linux/amd64    520.1 MiB    183.7 MiB
...略
# 批量删除（谨慎操作！）
nerdctl images --all --filter "dangling=true" -q | xargs nerdctl rmi -f


# 给本地镜像打一个标记（`tag`），可将其归入某一仓库                 
# nerdctl --namespace=k8s.io tag docker.xuanyuan.me/library/nginx:1.25 my-registry/nginx:v1
# nerdctl --namespace=k8s.io images
REPOSITORY                          TAG         IMAGE ID        CREATED           PLATFORM       SIZE         BLOB SIZE
my-registry/nginx                   v1          a484819eb602    10 seconds ago    linux/amd64    192.8 MiB    67.7 MiB
docker.xuanyuan.me/library/nginx    1.25        a484819eb602    2 days ago        linux/amd64    192.8 MiB    67.7 MiB
...略


# 删除本地镜像
nerdctl rmi a484819eb602

# 到导出镜像包将：镜像`my-registry/nginx:v1`保存为`my-nginx.tar`
# nerdctl --namespace=k8s.io image save -o my-nginx.tar my-registry/nginx:v1

# 删除镜像
# nerdctl  --namespace=k8s.io rmi  my-registry/nginx:v1
# 导入镜像
# nerdctl --namespace=k8s.io image load -i my-nginx.tar

说明：基于sealos部署k8s，会自动创建一个本地私有仓库，仓库默认地址：sealos.hub:5000，登录账号，密码存放在/etc/containerd/config.toml ，如下

# cat /etc/containerd/config.toml 
...略
[plugins]
    ...略
    [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry]
      config_path = "/etc/containerd/certs.d"
      [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.configs]
          [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.configs."sealos.hub:5000".auth]
            username = "admin"
            password = "passw0rd"

注意：

1. 权限要求：nerdctl 需要访问 containerd 的 socket 文件（/run/containerd/containerd.sock），因此需以 root用户执行（或通过 sudo提升权限）。

作者：授客
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