【kubernetes】关于云原生之k8s集群的pod理论详解

目录

一、pod基础概念

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一、pod基础概念

1.1什么是pod？

• 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。

pod和pod之间通过localhost通信、pod与pod跨主机通信借助cni网络插件，网络插件有两个

 1.2在k8s集群中pod有如下两种使用方式

1.2.1一个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。

1.2.2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。

 举例：sidecar如用于收集日志的filebeat 或者收集监控数据zabbix agent的容器

 1.3pod中运行容器的原则

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

●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。

docker ps

 

 kubernetes中的pause容器主要为每个容器提供以下功能：

• 在pod中担任linux命名空间（如网络命令空间）共享的基础；
• 启用pid命名空间，开启init进程。

协调他的容器生命周期、提供健康检查和生存探针 

kubernetes设计这样的pod概念和特殊组成结构有什么用意？？？？？
原因一：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。
原因二：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，这样简化了应用容器之间的通信问题，也解决了容器之间的文件共享问题。

 1.4通常把pod分为两类

1.4.1自主式pod 
这种pod本身是不能自我修复的，当pod被创建后（不论是由你直接创建还是被其他controller），都会被kuberentes调度到集群的node上。直到pod的进程终止、被删掉、因为缺少资源而被驱逐、或者node故障之前这个pod都会一直保持在那个node上。pod不会自愈。如果pod运行的node故障，或者是调度器本身故障，这个pod就会被删除。同样的，如果pod所在node缺少资源或者pod处于维护状态，pod也会被驱逐。

 创建自主式pod

kubectl run pod-zzz01 --image=nginx:1.18 --port=80

 

1.4.2控制器管理的pod

kubernetes使用更高级的称为controller的抽象层，来管理pod实例。controller可以创建和管理多个pod，提供副本管理、滚动升级和集群级别的自愈能力。例如，如果一个node故障，controller就能自动将该节点上的pod调度到其他健康的node上。虽然可以直接使用pod，但是在kubernetes中通常是使用controller来管理pod的。

基于pod控制器创建pod：

kubectl create deployment pod-zzz02 --image=nginx:1.18 --port=80 --replicas=2

 

删除pod验证会被重新拉起 

 因为deployment通常用于管理pod的副本集，而不是单个pod。

二、pod容器的分类

启动顺序：基础容器------>init初始化容器------>应用容器 

2.1基础容器（infrastructure container）

维护整个 pod 网络和存储空间
node 节点中操作
//启动一个pod时，k8s会自动启动一个基础容器
cat /opt/kubernetes/cfg/kubelet
......
--pod-infra-container-image=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google-containers/pause-amd64:3.0"

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
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google-containers/pause-amd64:3.0   "/pause"

2.2初始化容器（initcontainers）

init容器必须在应用程序容器启动之前运行完成，而应用程序容器是并行运行的，所以init容器能够提供了一种简单的阻塞或延迟应用容器的启动的方法。（初始化容器先完成，再完成应用容器）

init 容器与普通的容器非常像，除了以下两点：

init 容器总是运行到成功完成为止
每个 init 容器都必须在下一个 init 容器启动之前成功完成启动和退出

 

 2.3应用容器（maincontainer）

并行启动

应用容器（业务容器/main container）：提供应用程序业务

应用容器是在所有init容器都成功的完成启动退出后才会启动；如果pod定义了多个应用容器，它们是并行启动的

三、实战-------启动两个init容器

 

3.2编辑demo1

定义了一个具有 2 个 init 容器的简单 pod。 第一个等待 myservice 启动， 第二个等待 mydb 启动。 一旦这两个 init容器都启动完成，pod 将启动 spec 中的应用容器。

apiversion: v1
kind: pod
metadata:
  name: myapp-pod
  labels:
    spp: myapp
spec:
  containers:
  - name: myapp-container
    image: busybox:1.28
    command: ['sh', '-c', 'echo the app is running! && sleep 3600']
  initcontainers:
  - name: init-myservice
    image:  busybox:1.28
    command: ['sh', '-c', 'until nslookup myservice; do echo waiting for myservice; sleep 2; done;']
  - name: init-mydb
    image: busybox:1.28
    command: ['sh', '-c', 'until nslookup mydb; do echo waiting for mydb; sleep 2; done;']

 

kubectl apply  -f demo1.yaml #构建资源
 
kubectl get pods|grep myapp

 

3.3解决问题 

过滤出myapp

查看pod详细信息

 查看日志信息查看日志信息

 我们发现是无法解析myservice，查看coredns是否正常

kubectl get pod -n kube-system

 再查看service是否正常 、发现没有init的service服务，需要创建一个server

apiversion: v1
kind: service
metadata:
  name: myservice
spec:
  ports:
  - protocol: tcp
    port: 80
    targetport: 80
  selector:
    name: zzz

创建资源

    启动文件后，再次查看pod有相应服务

 使用同样的方法修改init-mydb的配置

kubectl describe pod myapp-pod

  查看日志信息

kubectl logs myapp-pod -c init-mydb

编辑svc-demo1文件

这边只需要名字修改即可

 

执行文件后，需要等pod创建完

先运行init初始化容器，init初始化容器成功后，应用容器就启动成功了

init容器无论写哪里，都先执行初始化容器，init容器按写的上下顺序执行

 关于pod容器启动说明，

3.4pod容器分类汇总

pause容器（基础容器/父容器/根容器）：
给pod容器组做环境初始化，功能具体见上
pause容器是pod最先启动的容器
                                     
init容器（初始化容器/init container）：
可以在应用容器启动前，为应用容器提供运行依赖环境或工具包；还可以阻塞或延迟应用容器的启动
init容器是在pause容器之后启动的；如果pod定义了多个init容器，它们是串行启动的，即要在上一个init容器成功的完成启动退出后才会启动下一个init容器
 
应用容器（业务容器/main container）：
提供应用程序业务
应用容器是在所有init容器都成功的完成启动退出后才会启动；如果pod定义了多个应用容器，它们是并行启动的

四、镜像拉取策略（image pullpolicy） 

• ifnotpresent：在镜像已经存在的情况下，kubelet 将不再去拉取镜像，仅当本地缺失时才从仓库中拉取，默认的镜像拉取策略
• always：每次创建 pod 都会重新拉取一次镜像；
• never：pod 不会主动拉取这个镜像，仅使用本地镜像。
• 注意：对于标签为“:latest”的镜像文件，其默认的镜像获取策略即为“always”；而对于其他标签的镜像，其默认策略则为“ifnotpresent”。

 nginx:latest

4.1配置always 

apiversion: v1
kind: pod
metadata:
  name: pod-test1
spec:
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx
      imagepullpolicy: always
      command: [ "echo", "success"]

 

  默认拉取nginx镜像，镜像重启策略为always，会一直重启；此时 pod 的状态异常，原因是 echo 执行完进程终止，容器生命周期也就结束了

kubectl describe pod pod-test1

可以发现 pod 中的容器在生命周期结束后，由于 pod 的重启策略为 always，容器再次重启了，并且又重新开始拉取镜像

 4.2配置ifnotpresent

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

apiversion: v1
kind: pod
metadata:
  name: pod-test1
spec:
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx:1.18
    # imagepullpolicy: always
      command: [ "echo", "success"]

4.3配置never 

apiversion: v1
kind: pod
metadata:
  name: pod-test1
spec:
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx:1.18
      imagepullpolicy: never
      command: [ "echo", "success"]

 

 这里我们可以看到拉取nginx:1.18镜像失败

设置镜像为空 

apiversion: v1
kind: pod
metadata:
  name: pod-test1
spec:
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx
    # imagepullpolicy: always
      command: [ "echo", "success"]

kubectl delete pod pod-test1 
 
kubectl apply -f demo2.yaml 

 

 五、重启策略（restartpolicy）

默认重启策略是：always 

#注意：k8s 中不支持重启 pod 资源，只有删除重建 

 5.1配置always

查看pod状态，等容器启动后30秒后执行exit退出进程进入error状态，就会重启次数加1 

apiversion: v1
kind: pod
metadata:
  name: foo
spec:
  containers:
  - name: busybox
    image: busybox
    args:
    - /bin/sh
    - -c
    - sleep 30;

 

  查看重启策略

 

总是重启，无论正常退出还是异常退出 都会重启容器

5.2配置onfailure 

 

在kubernetes的pod定义文件中，exit 3是不合法的命令，因为pod中的容器不应该主动退出。相反，容器应该运行需要的服务或应用程序，并保持运行状态直到其完成或被终止。 

apiversion: v1
kind: pod
metadata:
  name: foo
spec:
  containers:
  - name: busybox
    image: busybox
    args:
    - /bin/sh
    - -c
    - sleep 10; exit 3
  restartpolicy: onfailure

 

kubectl get pod -w

可以动态监测

过滤重启策略

验证正常退出 不重启 

apiversion: v1
kind: pod
metadata:
  name: foo
spec:
  containers:
  - name: busybox
    image: busybox
    args:
    - /bin/sh
    - -c
    - sleep 10;
  restartpolicy: onfailure

5.3配置never 

异常退出 不重启

apiversion: v1
kind: pod
metadata:
  name: foo
spec:
  containers:
  - name: busybox
    image: busybox
    args:
    - /bin/sh
    - -c
    - sleep 10; exit 3
  restartpolicy: never

 

 

kubectl get pod foo -o yaml|grep -i restart #不区分大小过滤重启策略

验证正常退出也不重启

 

 

 completed 表示正常退出的