k8s——Pod详解

一、Pod基础概念

  1.1 Pod定义

  Pod是kubernetes中最小的资源管理组件，Pod也是最小化运行容器化应用的资源对象。一个Pod代表着集群中运行的一个进程。kubernetes中其他大多数组件都是围绕着Pod来进行支撑和扩展Pod功能的，例如，用于管理Pod运行的StatefulSet和Deployment等控制器对象，用于暴露Pod应用的Service和Ingress对象，为Pod提供存储的PersistentVolume存储资源对象等。

  一个Pod下的容器必须运行于同一节点上。现代容器技术建议一个容器只运行一个进程，该进程在容器中PID命令空间中的进程号为1，可直接接收并处理信号，进程终止时容器生命周期也就结束了。若想在容器内运行多个进程，需要有一个类似Linux操作系统init进程的管控类进程，以树状结构完成多进程的生命周期管理。运行于各自容器内的进程无法直接完成网络通信，这是由于容器间的隔离机制导致，Pod对象是一组容器的集合，这些容器共享Network、UTS及IPC命令空间，因此具有相同的域名、主机名和网络接口，并可通过IPC直接通信。

Pod资源中针对各容器提供网络命令空间等共享机制的是底层基础容器，又叫pause基础容器（也可称为父容器），pause就是为了管理Pod容器间的共享操作，这个父容器需要能够准确地知道如何去创建共享运行环境的容器，还能管理这些容器的生命周期。为了实现这个父容器的构想，kubernetes中，用pause容器来作为一个Pod中所有容器的父容器。这个pause容器有两个核心的功能，一是它提供整个Pod的Linux命名空间的基础。二来启用PID命名空间，它在每个Pod中都作为PID为1进程（init进程），并回收僵尸进程。

  1.2 Pod管理方式

在Kubrenetes集群中Pod有如下两种使用方式

• 一个Pod中运行一个容器。“每个Pod中一个容器”的模式是最常见的用法；在这种使用方式中，你可以把Pod想象成是单个容器的封装，kuberentes管理的是Pod而不是直接管理容器。
• 在一个Pod中同时运行多个容器。一个Pod中也可以同时封装几个需要紧密耦合互相协作的容器，它们之间共享资源。这些在同一个Pod中的容器可以互相协作成为一个service单位。比如一个容器共享文件，另一个“sidecar”容器来更新这些文件。Pod将这些容器的存储资源作为一个实体来管理。

  

  1.3 pod共享资源

    pause容器使得Pod中的所有容器可以共享两种资源：网络和存储。

• 网络：每个Pod都会被分配一个唯一的IP地址。Pod中的所有容器共享网络空间，包括IP地址和端口。Pod内部的容器可以使用localhost互相通信。Pod中的容器与外界通信时，必须分配共享网络资源（例如使用宿主机的端口映射）。
• 存储：Pod可以指定多个共享的Volume。Pod中的所有容器都可以访问共享的Volume。Volume也可以用来持久化Pod中的存储资源，以防容器重启后文件丢失。

    总结：pause管理网络命名空间、共享存储、负载调用、健康检查、生存探针和协调生命周期，目的是让port之间能够相互共享存储、共享网络

  1.4 设计pod的用意

• 在一组容器作为一个单元的情况下，难以对整体的容器简单地进行判断及有效地进行行动。比如，一个容器死亡了 那么引入与业务无关的Pause容器作为Pod的基础容器，以它的状态代表着整个容器组的状态，这样就可以解决该问题。
• Pod里的多个应用容器共享Pause容器的IP，共享Pause容器挂载的Volume。这样解决了应用容器之间的通信问题以及文件共享问题

  1.5 pod分类

• 自主式/静态pod：不被控制器管理的pod，没有自愈能力，一旦挂掉不会被重新拉起，而且副本数量不会因为达不到期望值而创建新的pod，即数据保存在节点上，一旦挂掉直接结束
• 控制器管理的pod：被控制器管理的pod有自愈能力，一旦pod挂掉会被重新拉起，而且副本数量会因为达不到期望值而创建新的pod。简而言之，pod出现问题（生命周期删除、故障等）会自动重新拉起新的pod

  1.6 pod容器分类

• 基础容器（infrastructure container）

  每次创建Pod时候就会创建，运行的每一个Pod都有一个pause-amd64的基础容器自动会运行，对于用户是透明的。

docker ps -a——进行docker容器的查看

• 初始化容器（initcontainers）

  阻塞或者延迟应用容器的启动，可以为应用容器事先提供好运行环境和工具。多个init容器时是串行启动，每个init容器都必须在下一个init容器启动前完成启动和退出

• 应用容器（Maincontainer）

  在所有init容器启动和退出后应用容器才会启动而且是并行启动的应用，提供业务的程序业务

  1.7 示例——启动两个init容器

  1.7.1 在opt下创建demo文件夹

  1.7.2 编辑demo1

官网示例：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/workloads/pods/init-containers/

 1.7.3 启动服务并查看pod

  查看pod后发现init为0/2

  1.7.4 解决问题

  1.7.4.1 过滤出myapp

  1.7.4.2 查看pod详细信息

kubectl describe pod myapp-pod

  1.7.4.3 查看日志信息

  1.7.4.4 查看系统信息和服务

    发现服务下没有，需要创建一个server

  1.7.4.5 编辑svc-demo1文件

  1.7.4.6 启动文件

    启动文件后，再次查看pod有相应服务 

  1.7.4.7 查看pod详细信息

    发现init-mydb如上方的操作方式一致

kubectl describe pod myapp-pod

  1.7.4.8 查看日志信息

kubectl logs myapp-pod -c init-myservice

  1.7.4.9 编辑svc-demo1文件

  1.7.4.10 执行文件

    执行文件后，需要等pod创建完

特别说明：

• 在Pod启动过程中，Init容器会按顺序在网络和数据卷初始化之后启动。每个容器必须在下一个容器启动之前成功退出。
• 如果由于运行时或失败退出，将导致容器启动失败，它会根据Pod的restartPolicy指定的策略进行重试。然而，如果Pod的restartPolicy设置为Always，Init容器失败时会使用RestartPolicy策略。
• 在所有的Init容器没有成功之前，Pod将不会变成Ready状态。Init容器的端口将不会在Service中进行聚集。正在初始化中的Pod处于Pending状态，但应该会将Initializing状态设置为true。
• 如果Pod重启，所有Init容器必须重新执行。
• 对Init容器spec的修改被限制在容器image字段，修改其他字段都不会生效。更改Init容器的image字段，等价于重启该Pod。
• Init容器具有应用容器的所有字段。除了readinessProbe，因为Init容器无法定义不同于完成（completion）的就绪（readiness）之外的其他状态。这会在验证过程中强制执行。
• 在Pod中的每个app和Init容器的名称必须唯一；与任何其它容器共享同一个名称，会在验证时抛出错误。 

  1.8 镜像拉取策略

    Pod的核心是运行容器，必须指定容器引擎，比如Docker，启动容器时，需要拉取镜像，k8s的镜像拉取策略可以由用户指定，通常分为三类：

• IfNotPresent：优先使用本地已存在的镜像，如本地没有则从仓库去拉取镜像
• Always：总是从仓库拉取镜像，无论本地是否已存在镜像
• Never：总是不从仓库拉取镜像，仅使用本地镜像

注意：

image nginx:latest或nginx 镜像的标签为latest或者无标签时，默认拉取镜像策略为always

nginx:1.14 镜像的标签为非latest时，默认的镜像为获取策略为IfNotPresent

  1.8.1 实例一

官方示例：https://kubernetes.io/docs/concepts/containers/images 

  1.8.1.1 编辑demo2 

  1.8.1.2 执行demo2并查看pod

  1.8.1.3 查看pod详细信息

 kubectl describe pod myapp-pod

  1.8.1.4 再次查看pod

  1.8.1.5 过滤出restart

  1.8.2 示例二

  1.8.2.1 编辑demo2并执行，同时查看pod

  1.8.2.2 查看pod详细信息

kubectl describe pod myapp-pod

  1.8.3 示例三 

  1.8.3.1 编辑demo2并执行

  1.8.3.2 查看日志信息

查看pod详细信息 

  1.8.3.3 查看pod

  1.8.4 示例四

    编辑demo2并执行，同时查看过滤出镜像的pod

  1.9 重启策略（restartPolicy）

    pod容器重启策略（restartPolicy）三种和container在同一层绑定。同时重启策略也分为三种：

• Always：容器退出时总是重启容器，不管返回状态码如何，默认的Port重启策略
• OnFailure：仅在容器异常退出时（返回状态码非0时）会重启策略
• Never：容器退出时从不重启容器，不管返回状态如何

  1.9.1 实例一

  1.9.1.1 编辑并执行demo3，查看pod状态

  1.9.1.2 查看重启策略

  1.9.2 示例二

  1.9.2.1 编辑并执行demo3，查看pod状态

  1.9.2.2 再次查看pod

  1.9.3 示例三

  1.9.3.1 编辑并执行demo3

  1.9.3.2 查看pod状态

  1.9.4 示例四

  1.9.4.1 编辑并启动demo3 

  1.9.4.2 查看pod状态