containerd CRIを理解しよう！Kubernetesコンテナランタイムの仕組み解説

こんにちは！Kubernetesを使っている方なら、最近「DockerがKubernetesで非推奨になった」という話を聞いたことがあるのではないでしょうか？

「えっ、今まで使ってたDockerがダメになるの？」
「containerdって何？どう移行すればいいの？」
「CRIって言葉をよく聞くけど、実際どういう仕組みなの？」

こうした疑問を持つ方も多いと思います。実は、この変化はKubernetesがより標準的で効率的なコンテナランタイムへと進化している証拠なんです！

containerdやCRIについて体系的に学ぶなら、徳永航平さんの「［改訂新版］イラストでわかるDockerとKubernetes」が本当におすすめです。複雑なコンテナランタイムの仕組みが、イラストと共に分かりやすく解説されています。

今回は、この書籍を参考にしながら、containerdやCRIの仕組みについて詳しく見ていきましょう！

KubernetesでDockerが非推奨になった背景

Docker依存からの脱却が進む理由

実は、KubernetesでDockerが非推奨になったのには明確な理由があります。

まず理解しておきたいのは、Kubernetesが本当に必要としているのは「コンテナを実行する機能」だけで、Dockerの全ての機能が必要なわけではないということです。

Dockerは以下のような豊富な機能を持っています：

• イメージのビルド機能
• ボリューム管理
• ネットワーク管理
• Swarmクラスター機能
• CLI（docker command）

しかし、Kubernetesで実際に使われるのは「コンテナの実行」部分のみ。他の機能は使わないので、オーバーヘッドになっていたんです。

CRIインターフェース標準化の重要性

そこで登場したのが CRI（Container Runtime Interface） です！

CRIは、Kubernetesがコンテナランタイムと通信するための標準インターフェースです。これにより：

• どんなコンテナランタイムでも同じ方法で使える
• Kubernetes本体とランタイムを独立して開発できる
• より効率的で軽量なランタイムを選択できる

つまり、「Dockerじゃなくても、CRIに対応していれば何でもOK」になったわけですね。

containerdが注目される理由

そんな中で特に注目されているのが containerd です。

containerdは実は、Dockerの中でコンテナ実行を担当していた部分を独立させたプロジェクトなんです！

主な特徴：

• 軽量: Dockerより軽く、シンプル
• 標準準拠: CRIやOCI仕様に完全対応
• 安定性: 本番環境での実績が豊富
• CNCF管理: クラウドネイティブコミュニティで管理

実際、多くのクラウドプロバイダーが既にcontainerdをデフォルトで使用しています。

CRIとコンテナランタイムの基本概念

Container Runtime Interface（CRI）とは

CRIを簡単に説明すると、「Kubernetesとコンテナランタイムの間の通訳者」のような存在です。

従来は：

Kubernetes → Docker API → Docker → containerd → runc

CRI採用後は：

Kubernetes → CRI → containerd → runc
Kubernetes → CRI → CRI-O → runc

このように、中間層が整理されて、より直接的な通信が可能になりました！

高レベルランタイムと低レベルランタイムの違い

コンテナランタイムには2つのレイヤーがあります：

高レベルランタイム（CRIランタイム）:

• containerd、CRI-O、Docker
• イメージの取得・管理
• ネットワークやストレージの設定
• Kubernetesとの連携

低レベルランタイム（OCIランタイム）:

• runc、gVisor、Kata Containers
• 実際のコンテナプロセス実行
• Linuxのnamespaceやcgroup操作

この分離により、用途に応じて最適な組み合わせを選択できるようになっています。

kubeletとCRIランタイムの連携

Kubernetesの各ノードで動作するkubeletは、CRIを通じてコンテナランタイムと通信します：

1. Pod作成要求: kubeletがPod作成を受信
2. CRI呼び出し: RunPodSandbox APIを実行
3. コンテナ起動: CreateContainer、StartContainer APIを順次実行
4. 状態監視: ContainerStatus APIで監視継続

この標準化により、ランタイムを切り替えてもkubeletの動作は変わりません！

「イラストでわかるDockerとKubernetes」で学ぶcontainerd

containerdの詳細について学ぶなら、「［改訂新版］イラストでわかるDockerとKubernetes」が最適です！

書籍で解説されるcontainerdの特徴

この書籍の第4章「コンテナランタイムとコンテナの標準仕様」では、containerdについて以下の内容が詳しく解説されています：

• containerdのアーキテクチャ: 内部構成と各コンポーネントの役割
• CRIプラグイン: Kubernetesとの連携メカニズム
• OCI準拠: 標準仕様との関係性
• 実際の動作: コンテナライフサイクル管理

特に改訂新版では、最新のcontainerdバージョンに対応した内容になっているので、現在の環境で直接活用できる知識が得られます。

CRIランタイムとしてのcontainerdの位置づけ

書籍では、containerdがCRIエコシステムの中でどのような位置にいるかが、イラストを使って分かりやすく説明されています。

containerdの特徴的な設計：

• モジュラー構造: 必要な機能だけを組み合わせ可能
• プラガブルアーキテクチャ: 各種プラグインで機能拡張
• 業界標準対応: OCI、CRI、CNI等の標準に完全準拠

こうした設計思想が、なぜcontainerdが広く採用されているかの理由になっています。

イラストで理解するKubernetesアーキテクチャ

この書籍の大きな魅力は、複雑なKubernetesアーキテクチャがイラストで視覚的に理解できることです！

特に以下の図解が秀逸です：

• kubeletとCRIランタイムの連携フロー
• Pod作成時のコンポーネント間通信
• コンテナネットワークとストレージの仕組み

文字だけでは理解しにくい部分も、イラストがあることで「あー、こういう流れなのか！」と腑に落ちる瞬間があります。

containerdとその他のCRIランタイム比較

containerdの特徴とメリット

containerdの主な強みをまとめると：

パフォーマンス面:

• メモリ使用量がDockerより約30%少ない
• 起動時間の短縮（不要な機能がないため）
• CPUオーバーヘッドの削減

安定性・信頼性:

• Dockerの実績あるコンポーネントから派生
• 多数の本番環境での稼働実績
• CNCF Graduatedプロジェクトとしての品質保証

エコシステム:

• 豊富なプラグイン（snapshotter、CNI等）
• 各種クラウドプロバイダーでの標準採用
• 活発なコミュニティ開発

CRI-Oとの違いと使い分け

containerd以外の主要なCRIランタイムとして、CRI-Oがあります。

CRI-O の特徴:

• Red Hatが主導するプロジェクト
• Kubernetesとの結合度が高い
• よりシンプルな設計思想

使い分けの指針:

• containerd: 汎用性重視、豊富な機能が必要
• CRI-O: Kubernetes専用、最小構成を重視

どちらも素晴らしいランタイムですが、現在のシェアや対応範囲を考えると、containerdがより一般的な選択肢になっています。

「［改訂新版］イラストでわかるDockerとKubernetes」では、こうした比較も含めて詳しく解説されているので、自分の環境に最適な選択ができるようになりますよ。

Dockerからの移行パス

実際の移行について気になる方も多いと思います。

移行の現実:

• 多くの場合、意識せずに移行済み
• クラウドプロバイダーが自動で対応
• アプリケーション側の変更は基本的に不要

確認方法:

kubectl get nodes -o wide
# CONTAINER-RUNTIMEカラムでランタイムを確認

段階的移行:

1. 新しいノードをcontainerdで作成
2. 既存Podを順次新ノードに移動
3. 古いノードを段階的に削除

思っているより簡単に移行できることが分かると思います！

実際のKubernetes環境でのcontainerd運用

containerdの設定と管理方法

containerdの基本的な管理は、crictlコマンドで行います：

# Pod一覧表示
crictl pods

# コンテナ一覧表示  
crictl ps

# イメージ一覧表示
crictl images

# ログ確認
crictl logs <container-id>

また、containerdの設定は /etc/containerd/config.toml で管理します：

[plugins."io.containerd.grpc.v1.cri"]
  # CRI設定
  sandbox_image = "registry.k8s.io/pause:3.8"

[plugins.”io.containerd.grpc.v1.cri”.registry]

# レジストリ設定

トラブルシューティングのポイント

containerd環境でよくある問題と対処法：

1. イメージ取得エラー:

# containerdのログ確認
journalctl -u containerd

# ネットワーク設定確認  
crictl info

2. Pod起動失敗:

# Pod詳細確認
kubectl describe pod <pod-name>

# containerdイベント確認
crictl stats

3. パフォーマンス問題:

• メトリクス監視の設定
• リソース制限の適切な設定
• ガベージコレクション設定の調整

「［改訂新版］イラストでわかるDockerとKubernetes」では、こうした実践的なトラブルシューティング方法も含めて解説されているので、運用で困った時にも役立ちます。

パフォーマンスとセキュリティの考慮点

パフォーマンス最適化:

• スナップショッターの選択（overlayfs vs btrfs）
• ガベージコレクション間隔の調整
• メモリ制限の適切な設定

セキュリティ強化:

• gVisorやKata Containersとの組み合わせ
• AppArmorやSELinuxとの連携
• イメージスキャンの統合

これらの高度な設定についても、書籍では実例とともに分かりやすく説明されています。

この書籍でコンテナランタイムをマスターしよう

体系的に学べる書籍構成

「［改訂新版］イラストでわかるDockerとKubernetes」の素晴らしい点は、断片的な知識ではなく、体系的にコンテナ技術を学べることです。

学習フロー:

1. コンテナ技術の基礎概念
2. Dockerの詳細な仕組み
3. Kubernetesアーキテクチャ
4. コンテナランタイムとCRI ← 今回のテーマ

各章が相互に関連しているので、「なぜこの技術が必要なのか」「どういう問題を解決しているのか」が自然と理解できるんです。

実務に活かせる実践的知識

理論だけでなく、実際の運用で役立つ知識が豊富なのも特徴です：

• 設定ファイルの書き方: 実際に使える設定例
• トラブルシューティング: よくある問題と解決法
• パフォーマンスチューニング: 実環境での最適化手法
• セキュリティ対策: 実践的なセキュリティ設定

著者の徳永航平さんは、CNCF containerdのレビュワーとしても活動されているので、最新の技術動向や実践的なノウハウが詰まっています。

まとめ：次世代コンテナ運用への準備

containerdやCRIは、今やKubernetes運用において必須の知識となっています。

この技術を理解することで：

• 最新のKubernetes環境に対応できる
• より効率的なコンテナ運用が可能になる
• トラブルシューティング能力が向上する
• 技術選択の判断基準が身につく

「［改訂新版］イラストでわかるDockerとKubernetes」は、これらの知識を体系的に、そして実践的に学べる貴重な一冊です。

Kubernetesを使った開発・運用に携わる方なら、きっと「読んでよかった！」と思える内容になっています。

containerdやCRIについて「なんとなく聞いたことがある」レベルから「仕組みを理解して活用できる」レベルにステップアップしたい方は、ぜひ読んでみることをおすすめします！

次世代のコンテナ技術をしっかりと理解して、より良いシステム運用を目指していきましょう。