Kubernetes学习总结——学习 Kubernetes 的 Pod

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Kubernetes学习总结——学习 Kubernetes 的 Pod相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

前言

kubernetes中的基础概念概念和核心概念,基础概念包括:namespace,labels,annotations,pods,volumes等;核心概念包含kubernetes中各种controller,包含以下几种:

  • 应用副本控制器有:Deployments,ReplicaSets,DaemonSets,StatefulSets;
  • 批处理任务控制器Jobs和CronJob
  • 存储控制器PersistentVoloume,PersistentVolumeClaim,StorageClass;
  • 服务负载均衡Service,Ingress,NetworkPolicy和DNS名称解析;
  • 配置和密钥ConfigMaps和Secrets

一、 深入学习pod

1.1、Container 和 Pod 概念

容器是一种便携式,轻量级别的容器虚拟化技术,使用 linux cggroup 技术实现各种资源的隔离,如 cpu,memory,pid,mount,IPC 等,相比于虚拟化技术如 KVM,容器技术更加轻量级,它的产生主要解决环境的环境发布的问题,目前主流的容器技术是docker,说到容器,一般都等同于docker。要运行容器首先需要有镜像,应用和应用依赖的环境运行在容器中,在kubernetes 中不会直接运行 container,而是运行 pod,一个 pod 里面包含多个 container,container 之间共享相同的 namespace,network,storage 等。镜像存储在私有镜像或者公有镜像中,运行时通过 docker image pull 的方式拉取到本地运行,images 的拉取策略包含有两种:

  • ImagePullPolicy为Always,不管本地是否有直接下载
  • ImagePullPolicy为IfNotPresent,默认镜像拉取得策略,本地不存在再拉取

Pods 是kubernetes 中最小的调度单位,Pods 内运行一个或者多个 container,container 之间共享 pod 的网络 ip 资源,存储 volume 资源,计算等资源,方便 pod 内部的 container 之间能够实现快速的访问和交互。

如上图所示,Pod的使用方式通常包含两种:

  • Pod中运行一个容器,最经常使用的模式,container封装在pod中调度,两者几乎等同,但k8s不直接管理容器
  • Pod中运行多个容器,多个容器封装在pod中一起调度,适用于容器之间有数据交互和调用的场景,如app+redis,pod内部共享相同的网络命名空间,存储命名空间,进程命名空间等。

1.2、如何创建pod

kubernetes交互的方式通常分为四种:

  • 命令行,kubectl和kubernetes交互,完成资源的管理,命令行入门简单,但只能支持部分资源创建
  • API,通过resfulAPI以http的方式和kubernetes交互,适用于基于API做二次开发
  • SDK,提供各种语言原生的SDK,实现各种语言编程接入
  • YAML,通过易于理解的YAML文件格式,描述资源的定义,功能最丰富,最终转换为json格式

kubernetes中通过定义生申明式的方式定义资源,即通过在yaml文件中定义所需的资源,kubernetes通过controller-manager按照yaml文件中定义的资源去生成所需的资源(match the current state to desired state)。通常在kubernetes中通过yaml文件的方式定义资源,然后通过kubectl create -f 文件.yaml的方式应用配置,如下演示创建一个nginx应用的操作。

1、编写yaml文件,定义一个pod资源

[root@node-1 demo]# cat nginx.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-demo
  labels:
    name: nginx-demo
spec:
  containers:
  - name: nginx-demo
    image: nginx:1.7.9
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - name: nginx-port-80
      protocol: TCP
      containerPort: 80

关于配置文件,说明如下:

  • apiVersion:api 使用的版本,kubectl api-versions 可查看到当前系统能支持的版本列表。
  • kind:指定资源类型,表示为Pod的资源类型
  • metadata:指定 Pod 的元数据,metadata.name 指定名称,metadata.labels 指定 Pod 的所属的标签
  • spec:指定 Pod 的模版属性,spec.containers 配置容器的信息,spec.containers.name 指定名字,spec.containers.image 指定容器镜像的名称,spec.containers.imagePullPolicy 是镜像的下载方式,IfNotPresent 表示当镜像不存在时下载,spec.containers.ports.name 指定 port 的名称,spec.containers.ports.protocol 协议类型为 TCP,spec.containers.ports.containerPort 为容器端口。

2、创建pod应用

[root@node-1 demo]# kubectl apply -f nginx.yaml 
pod/nginx-demo created

3、访问应用

获取容器的IP地址
[root@node-1 demo]# kubectl get pods -o wide 
NAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
demo-7b86696648-8bq7h   1/1     Running   0          8h    10.244.1.11   node-2   <none>           <none>
demo-7b86696648-8qp46   1/1     Running   0          8h    10.244.1.10   node-2   <none>           <none>
demo-7b86696648-d6hfw   1/1     Running   0          8h    10.244.1.12   node-2   <none>           <none>
nginx-demo              1/1     Running   0          50s   10.244.2.11   node-3   <none>           <none>

访问站点内容:
[root@node-1 demo]# curl http://10.244.2.11
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
    body 
        width: 35em;
        margin: 0 auto;
        font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
    
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>

前面我们我们学习过kubernetes支持滚动升级RollingUpdate,弹性扩容replicas等特性,如何给Pod做滚动升级保障业务不中断,如何提高Pod的副本个数保障高可用呢?

答案是:不支持。Pod 是单个,无法支持一些高级特性,高级特性需要通过高级的副本控制器如 ReplicaSets,Deployments,StatefulSets,DaemonSets 等才能支持。Pod 在实际应用中很少用,除了测试和运行一些简单的功能外,实际使用建议使用Deployments代替,Pod 的定义以Template的方式嵌入在副本控制器中。

1.3、如何编写yaml文件

1、通过定义模版快速生成。

kubectl create apps -o yaml --dry-run 的方式生成,--dry-run 仅仅是试运行,并不实际在 k8s 集群中运行,通过指定 -o yaml 输出 yaml格式文件,生成后给基于模版修改即可,如下:

[root@node-1 demo]# kubectl create deployment demo --image=nginx:latest  --dry-run -o yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    app: demo
  name: demo
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: demo
  strategy: 
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      labels:
        app: demo
    spec:
      containers:
      - image: nginx:latest
        name: nginx
        resources: 
status: 

2、explain 命令

explain 命令堪称是语法查询器,可以查到每个字段的含义,使用说明和使用方式,如想要查看 Pod 的 spec中 containers 其他支持的字段,可以通过 kubectl explain Pod.spec.containers的方式查询,如下:

[root@node-1 demo]# kubectl explain Pods.spec.containers
KIND:     Pod
VERSION:  v1

RESOURCE: containers <[]Object>

DESCRIPTION:
     List of containers belonging to the pod. Containers cannot currently be
     added or removed. There must be at least one container in a Pod. Cannot be
     updated.

     A single application container that you want to run within a pod.

FIELDS:
   args	<[]string> #命令参数
     Arguments to the entrypoint. The docker image's CMD is used if this is not
     provided. Variable references $(VAR_NAME) are expanded using the
     container's environment. If a variable cannot be resolved, the reference in
     the input string will be unchanged. The $(VAR_NAME) syntax can be escaped
     with a double $$, ie: $$(VAR_NAME). Escaped references will never be
     expanded, regardless of whether the variable exists or not. Cannot be
     updated. More info:
     https://kubernetes.io/docs/tasks/inject-data-application/define-command-argument-container/#running-a-command-in-a-shell

   image	<string> #镜像定义
     Docker image name. More info:
     https://kubernetes.io/docs/concepts/containers/images This field is
     optional to allow higher level config management to default or override
     container images in workload controllers like Deployments and StatefulSets.

   ports	<[]Object> #端口定义
     List of ports to expose from the container. Exposing a port here gives the
     system additional information about the network connections a container
     uses, but is primarily informational. Not specifying a port here DOES NOT
     prevent that port from being exposed. Any port which is listening on the
     default "0.0.0.0" address inside a container will be accessible from the
     network. Cannot be updated.

   readinessProbe	<Object> #可用健康检查
     Periodic probe of container service readiness. Container will be removed
     from service endpoints if the probe fails. Cannot be updated. More info:
     https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/pods/pod-lifecycle#container-probes

   resources	<Object> #资源设置
     Compute Resources required by this container. Cannot be updated. More info:
     https://kubernetes.io/docs/concepts/configuration/manage-compute-resources-container/

...省略部分输出...
   volumeMounts	<[]Object> #挂载存储
     Pod volumes to mount into the container's filesystem. Cannot be updated.

   workingDir	<string>
     Container's working directory. If not specified, the container runtime's
     default will be used, which might be configured in the container image.
     Cannot be updated.

关于explain内容解释说明

  • <string> 表示后面接一个字符串
  • <[]Object> 表示后面是一个列表的对象,列表需要以-开始,且可以写多个
  • <Object> 表示一个对象,对象内部包含多个属性

如继续上面的内容,如果需要查看resource资源定义,可以通过explain pods.spec.containers.resource 来查看具体的使用方法。通过上面两个工具的介绍,平时在日常工作中找到编写yaml文件部署应用的地图,建议手工多写几次,注意语法锁进,多写几次就熟悉了。Pod中设计到有很多的特性,如资源分配,健康检查,存储挂载等(参考附录文章),后续我们做详细介绍,Pod将以Template的方式嵌入到副本控制器如Deployments中。

 

以上是关于Kubernetes学习总结——学习 Kubernetes 的 Pod的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

k8s学习-文档&概念

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Kubernetes学习总结(12)—— 学习 kubernetes 的10个技巧或建议

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Kubernetes学习总结(14)—— Kubernetes 实用命令总结

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