POD 详解之资源拉取策略容器分类

Posted 2021-09-07 奋斗的蜗牛灬

目录

• 前言
• 一、Pod 基础概念
• • 1.1 介绍
  • 1.2 Pod 使用方式
  • 1.3 工作方式
  • 1.4 基础容器 pause
  • 1.5 Pod 的分类
  • • 自主式 Pod
    • 控制器管理的 Pod
  • 1.6 Pod 的组成
• 二、Pod 容器的分类
• • 2.1 pause 基础容器（infrastructure container）
  • 2.2 init 初始化容器（initcontainers)
  • 2.3 业务容器（Maincontainer）
• 看总结
• • Pod 容器分类
  • Pod 资源分类
  • Pod 的重启策略
  • Pod 镜像拉取策略
  • 仓库：
  • Pod 生命周期

前言

一、Pod 基础概念

1.1 介绍

• 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。

1.2 Pod 使用方式

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 工作方式

• 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，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。

1.4 基础容器 pause

• 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。

11

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

1.5 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 Kaberentes 调度到集群的 Node 上。直到Pod的进程 终止、被刑掉、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、或教是调度器本身故障，这个 Pod 就会被则除。同样的，如果 Pod 所在 Node 缺少资源或者 Pod 处于维护状态，Pod 也会被驱遂。

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。

1.6 Pod 的组成

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。

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。
  

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，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。

pod 中容器共享存储空间

二、Pod 容器的分类

2.1 pause 基础容器（infrastructure container）

• 维护整个Pod网络和存储空间
• 启动一个容器时，k8s会自动启动一个基础容器

//node 节点中操作
//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"

2.2 init 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，如果有多个 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。
  
  当初始化容器启动成功并成功退出后，才会去启动应用容器
  
  kubectl get pods

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Podl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Tnit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.

2.3 业务容器（Maincontainer）

并行启动

看总结

Pod是 k8s 最小的运行单元，一个pod 包含几个容器?
答：至少两个：1个基础容器（pause），应用容器（1个或者多个）

Pod 容器分类

Pod 中的容器又能分三类：基础容器（pause）；初始化容器；应用容器。

• 基础容器（pause）：给 pod 中的所有应用容器提供网络和存储资源的共享；提供 init 进程。管理整个pod 里的容器组的生命周期
• 初始化容器（init 容器）：是在应用容器之前完成所有 init 容器的启动，多个init容器是串行启动。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。
• 应用容器：提供应用程序业务。并行启动。

pod 里的容器会共享哪些网络：net , uts，ipc，namespace

Pod 资源分类

k8s 创建的 Pod 资源分为两种：自主式的 pod；控制器管理的 pod (deployment，statement，daemonset）

• 自主式的 pod ： 不被控制器管理的 pod ，不会自愈。 一旦 pod 挂掉了，是不会重新拉起的，而且副本数量也不会因为达不到期望值，再重新创建新的pod。
• 控制器管理的 pod：被控制器管理的 pod ， 一旦 pod 挂掉了，是会被重新拉起的，副本数量会因为达不到期望值，会再重新创建新的 pod。kind:pod

Pod 的重启策略

**pod 的重启策略 **：restartpolicy字段 设置 Pod中所有容器的重启策略：

• Always（默认）
• OnFailure
• Nerver

不同类型的的控制器可以控制 Pod 的重启策略：

• Job：适用于一次性任务如批量计算，任务结束后 Pod 会被此类控制器清除。Job 的重启策略只能是 OnFailure 或者 Never
• Replication Controller、ReplicaSet、Deployment，此类控制器希望 Pod 一直运行下去，它们的重启策略只能是 Always。
• DaemonSet：每个节点上启动一个 Pod，很明显此类控制器的重启策略也应该是 Always 。

Pod 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。

imagepPullPolicy：定义镜像拉取策略，由Always、Never、IfNotPresent 三个值可选。

• 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，表示仅使用本地镜像；
• IfNotPresent：如果本地有镜像就使用本地镜像，没有就在线拉取镜像；
• 上面三个值都没有设置的话，就默认 IfNotPresent

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

仓库：

共有仓库 docker.hub 镜像名:标签
私有仓库 harbor 镜像 私有仓库主机名/项目名/镜像名:标签

Pod 生命周期

启动一个Pod时，k8s会自动启动一个基础容器（pause），再去启动初始化容器，再去启动应用容器。还会进行探针检查，和开始和结束的操作。