k8s—pod基础

Posted 2022-04-07 正在迷途

一、Pod基础概念

​​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​​

1、在Kubrenetes集群中Pod有如下两种使用方式

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。​​
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，另一个的"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​​

• ​​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想信，这是由于容器间的隔离机制导致，k8s中的Pod资源抽象正是解决此类问题，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​​​pause，基础容器(也可称为父容器​​​)pause就是为了管理Pod容器间的共字操作，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​​​

2、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：可以Pod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​​

3、Pod的分类

​​通常把Pod分为两类​​

• ​​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​​
• ​​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​​

​​每个Pod都有一个特殊的被称为“根容器”的Pause容器。Pause容器对应的镜像属于Kubernetes平台的一部分，除了Pause容器，每个Pod还包含一个或者多个紧密相关的用户业务容器​​

4、kubernetes中的pause容器主要为每个业务容器提供以下功能

• ​​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。​​

5、Kubernetes设计这样的Pod概念和特殊组成结构的用意

• ​​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，此时是算整体挂了么?那么引入与业务无关的Pause容器作为Pod的根容器，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里的多个业务容器共享Pause容器的IP，共享Pause容器挂载的Volume，这样简化了业务容器之间的通信问题，也解决了容器之间的文件共享问题​​

二、Pod容器的分类

1、基础容器( infrastructure container)

1. ​​维护整个Pod网络和存储空间​​
2. ​​node节点中操作​​
3. ​​启动一个容器时，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，运行的每一个容器都有一个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、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​​​，如果多个 init容器是​​​串行启动​​​，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。​​

​​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如果Pod的Init 容器失败，k8s会不断地重启该Pod， 直到Init 容器成功为止。然而，如果Pod对应的重启策略( restartPolicy)为Never， 它不会重新启动​​

3、应用容器( Maincontainer )

​​提供应用程序业务，如果多个main c是并行启动​​

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

​​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​​

三、镜像拉取策略( image PullPolicy) 

​​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​​

1. ​​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​​
2. ​​Always: 每次创建Pod 都会重新拉取一次镜像;​​
3. ​​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"​​​

四、pod重启策略

​​Pod 在遇到故障之后重启的动作​​

1. ​​Always：当容器终止退出后，总是重启容器，默认策略​​
2. ​​OnFailure：当容器异常退出（退出状态码非0）时，重启容器；正常退出则不重启容器​​
3. ​​Never：当容器终止退出，从不重启容器​​

​​​注：K8S 中不支持重启 Pod 资源，只有删除重建

======示例======
vim pod3.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: foo
spec:
  containers:
  - name: busybox
    image: busybox
    args:
    - /bin/sh
    - -c
    - sleep 30; exit 3
 
kubectl apply -f pod3.yaml

======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======
kubectl get pods
NAME                              READY   STATUS             RESTARTS   AGE
foo                               1/1     Running            1          50s


kubectl delete -f pod3.yaml

vim pod3.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: foo
spec:
  containers:
  - name: busybox
    image: busybox
    args:
    - /bin/sh
    - -c
    - sleep 30; exit 3
  restartPolicy: Never
#注意：跟container同一个级别

kubectl apply -f pod3.yaml

//容器进入error状态不会进行重启
kubectl get pods -w