Nydus 在约苗平台的容器镜像加速实践

最新推荐文章于 2025-06-30 09:32:10 发布

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#docker #kubernetes #容器

本文介绍了Nydus，一个由蚂蚁集团、阿里云和字节等共建的开源项目，用于加速容器启动速度。Nydus通过新的镜像格式，实现按需下载和块级别数据去重，解决了OCI镜像的启动慢和存储成本高的问题。在约苗平台的Kubernetes生产环境中，Nydus显著减少了镜像拉取时间和容器启动时间，提升了运维效率。

在这里插入图片描述

文 | 向申
约苗平台运维工程师关注云原生领域

本文字数 9574阅读时间24分钟

本文是来自向申同学的分享，介绍了其在 K8s 生产环境集群部署 Nydus 的相关实践。

Nydus 是蚂蚁集团，阿里云和字节等共建的开源容器镜像加速项目，是 CNCF Dragonfly 的子项目，Nydus 在 OCI Image Spec 基础上重新设计了镜像格式和底层文件系统，从而加速容器启动速度，提高大规模集群中的容器启动成功率。详情文档请参考如下地址：

Nydus 官方网站：https://nydus.dev/
Nydus Github：https://github.com/dragonflyoss/image-service

PART.1
容器镜像的概念

容器镜像

容器镜像有一个官方的类比，“生活中常见的集装箱”，虽然拥有不同的规格，但箱子本身是不可变的（Immutable），只是其中装的内容不同。

对于镜像来说，不变的部分包含了运行一个应用软件（如 MySQL ）所需要的所有元素。开发者可以使用一些工具（如 Dockerfile）构建出自己的容器镜像，签名并上传到互联网上，然后需要运行这些软件的人可以通过指定名称（如 example.com/my-app）下载、验证和运行这些容器。

OCI 标准镜像规范

在 OCI 标准镜像规范出台之前，其实有两套广泛使用的镜像规范，分别是 Appc 和 Docker v2.2，但“合久必分，分久必合”，有意思的是两者的内容已经在各自的发展中逐步同化了，所以 OCI 组织顺水推舟地在 Docker v2.2 的基础上推出了 OCI Image Format Spec，规定了对于符合规范的镜像，允许开发者只要对容器打包和签名一次，就可以在所有的容器引擎上运行该容器。

这份规范给出了 OCI Image 的定义：

This specification defines an OCI Image, consisting of a manifest, an Image Index (optional), a set of filesystem layers, and a Configuration.

容器的工作流程

在这里插入图片描述

一个典型的容器工作流程是从由 Developers 制作容器镜像开始的（Build），然后上传到镜像存储中心（Ship），最后部署在集群中（RUN）。

PART.2
OCI 镜像格式

通常所说的镜像文件其实指的是一个包含了多个文件的“包”，“包”中的这些文件提供了启动一个容器所需要的所有需要信息，其中包括但不限于，容器所使用的文件系统等数据文件，镜像所适用的平台、数据完整性校验信息等配置文件。当我们使用 Docker pull 或者 Nerdctl pull 从镜像中心拉取镜像时，其实就是在依次拉取该镜像所包含的这些文件。

Nerdctl 依次拉取了一个 Index 文件、一个 Manifest 文件、一个 Config 文件和若干个 Layer 数据文件。实际上，一个标准的 OCI 镜像通常就是由这几部分构成的。

其中，Layer 文件一般是 tar 包或者压缩后的 tar 包，其包含着镜像具体的数据文件。这些 Layer 文件会共同组成一个完整的文件系统（也就是从该镜像启动容器后，进入容器中看到的文件系统）。

Config 文件是一个 JSON 文件。其中包含镜像的一些配置信息，比如镜像时间、修改记录、环境变量、镜像的启动命令等等。

Manifest 文件也是一个 JSON 文件。它可以看作是镜像文件的清单，即说明了该镜像包含了哪些 Layer 文件和哪个 Config 文件。

下面是一个 Manifest 文件的典型例子：

"schemaVersion": 2,
  "mediaType": "application/vnd.oci.image.manifest.v1+json",
  "config": {
   "mediaType": "application/vnd.oci.image.config.v1+json",
   "digest": "sha256:0584b370e957bf9d09e10f424859a02ab0fda255103f75b3f8c7d410a4e96ed5",
   "size": 7636
 },
  "layers": [
 {
    "mediaType": "application/vnd.oci.image.layer.v1.tar+gzip",
    "digest": "sha256:214ca5fb90323fe769c63a12af092f2572bf1c6b300263e09883909fc865d260",
    "size": 31379476
 },
 {
    "mediaType": "application/vnd.oci.image.layer.v1.tar+gzip",
    "digest": "sha256:50836501937ff210a4ee8eedcb17b49b3b7627c5b7104397b2a6198c569d9231",
    "size": 25338790
 },