《云原生-Kubernetes篇》深入剖析Kubernetes中pod的原理

偏执的太偏执、 2024-05-06 09:43 63阅读 0赞

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本文是《云原生-k8s-深入剖析k8s》学习笔记的第二篇，主要解析pod的意义及其使用方法。  
pod，是k8s中最小的API对象，是原子调度单位。是超亲密关系容器之间组织和部署的单位。类比地说，pod就是虚拟机，其中的容器就是这个虚拟机里面运行的用户进程。

pod中的所有容器共享network、volume、IP地址，在pod启动的时候，需要先启动一个Infra中间容器，而其它容器都是通过join的方式加入到Infra容器的资源中的。Infra容器是一个用汇编语言编写的，永远处于暂停状态的容器，其唯一的作用就是hold住资源，和pod同生命周期。

initcontainers是一种容器类型，相较于containers类型，前者总是先于后者启动，initcontainers如果有多个，则会按照定义的顺序先后启动，只有当所有的initcontainers都启动成功且退出了，containers用户容器才会启动。

sidecar，是一种容器设计模式，指的是我们可以在一个pod中，启动一个辅助容器来完成一些独立于主容器之外的工作。比如initcontainers容器、Infra容器，都属于sidecar。

在进行上云工作的时候，我们可以把虚拟机类同为一个pod，把里面的进程类同为容器镜像，把有顺序关系的容器，定义为initcontainers。如此才是合理的、松耦合的容器编排诀窍，也是传统应用架构演变到微服务架构最自然的过渡方式。

pod有如下几个重要的属性需要掌握。

*  nodeSelector，是一个供用户将pod和node进行绑定的字段。
    
        apiVersion: v1
        kind: Pod
        ...
        spec:
         # 该pod只能被调度到含有"disktye: ssd"标签的节点上，否则就调度失败
         nodeSelector:
          disktye: ssd
 *  hostAliases，定义了pod中的hosts文件。
    
        apiVersion: v1
        kind: Pod
        ...
        spec:
         # /etc/hosts文件的内容将增加如下内容：
         # 10.1.2.3 foo.remote
         # bar.remote foo.remote
         # 这是k8s中唯一设置pod中hosts文件内容的方式
         hostAliases:
         - ip: "10.1.2.3"
          hostnames:
          - "foo.remote"
          - "bar.remote"
 *  shareProcessNamespace，表示pod中的各个容器共享pid namespace。
    
        apiVersion: v1
        kind: Pod
        ...
        spec:
         # pod中的nginx容器和shell容器共享进程空间，可以相互看到pod中所有的进程信息
         shareProcessNamespace: true
         containers:
         - name: nginx
           image: nginx
         - name: shell
           image: busybox
           stdin: true
           tty: true
 *  hostNetwork、hostIPC、hostPID，表示pod中的各个容器共享宿主机的网络、IPC和进程空间资源。
    
        apiVersion: v1
        kind: Pod
        ...
        spec:
         # pod中的nginx容器和shell容器共享宿主机的网络
         hostNetwork: true
         # pod中的nginx容器和shell容器可以直接和宿主机进行IPC通信
         hostIPC: true
         # pod中的nginx容器和shell容器共享宿主机的进程空间，可以看到宿主机里面运行的所有进程信息
         hostPID: true
         containers:
         - name: nginx
           image: nginx
         - name: shell
           image: busybox
           stdin: true
           tty: true
 *  volumes，表示容器需要挂载的数据卷。常用的类型有：
    
     *  emptyDir，临时空目录，会在宿主机中特定位置建立匿名目录供pod中的多个容器挂载，从而实现数据共享；
     *  hostPath，指定宿主机中的具名挂载路径；
 *  containers、initContainers，表示容器的类型。其中initContainers是初始化容器，总是先于用户容器containers运行，并且会按照定义的顺序同步执行。
    
        apiVersion: v1
        kind: Pod
        ...
        spec:
         # 初始化容器，仅执行cp命令，执行完成就结束，目的是将war拷贝到tomcat的默认目录下
         initContainers:  
         - image: liuy/sample:v2    
           name: war    
           command: ["cp", "/sample.war", "/app"]    
           # 挂载到当前容器的/app目录
           volumeMounts:    
           - mountPath: /app      
             name: app-volume
         # 用户容器，等待初始化容器执行完毕后才启动，运行默认目录下的war对外提供服务
         containers:  
         - image: liuy/tomcat:7.0    
           name: tomcat    
           command: ["sh","-c","/root/apache-tomcat-7.0.42-v2/bin/start.sh"]
           # 挂载到当前容器的/root/apache-tomcat-7.0.42-v2/webapps目录
           volumeMounts:    
           - mountPath: /root/apache-tomcat-7.0.42-v2/webapps      
             name: app-volume
           ports:    
           - containerPort: 8080      
             hostPort: 8001 
          # 该pod挂载的数据卷，类型是宿主机中的匿名存储路径
          volumes:  
          - name: app-volume    
            emptyDir: {
              }
    
    在containers属性下面，又有如下几个需要重点关注的属性：
    
     *  image，使用的镜像；
     *  command，启动命令；
     *  workingDir，工作目录；
     *  ports，暴露的容器端口及绑定的宿主机端口；
     *  volumeMounts，挂载数据卷的信息；
     *  imagePullPolicy，镜像拉取策略，通常由always、ifNotPresent、never三个级别；
     *  lifeCycle，生命周期钩子，在容器状态发生改变的时候可以设置触发一些钩子事件；
        
         *  postStart，容器启动后立即执行指定操作，虽然在ENTRYPOINT之后执行，但不能保证ENTRYPOINT已经执行完毕；
         *  preStop，容器被终结之前执行指定操作，容器的终结会因为这个命令被打断，只有当其执行完毕，容器终结才会继续执行；

pod有如下几个状态需要掌握：

*  pending，pod创建请求已经提交，但是pod中的某些容器因为某种原因不能被顺利创建；
 *  running，pod已经成功调度到某个节点，并且其中的容器都已经创建成功，且至少有一个正在运行中；
 *  succeeded，pod里面的所有容器都正常运行完毕，并且已经退出了，在运行一次性任务时比较常见；
 *  failed，pod里面至少有一个容器以非正常的状态退出；
 *  unknown，pod的状态不能被持续地汇报给kube-apiserver，可能是主从节点通信出现了问题；

有几种特殊的volume，它们并不是为了存放容器中的数据，也不是为了进行容器之间或者和宿主机之间进行数据共享，而是为了给容器提供预先定义好的数据。这种数据卷被称为”投射数据卷“，projected volume。

*  secret，存放需要加密的数据；
 *  configmap，存放不需要加密的，但是应用需要的配置信息；
 *  downward api，让pod里面的容器直接获取到这个api对象的信息；
 *  service account，让pod里面可以调用k8s的API来控制集群；

pod可以为其中的容器配置探针（probe），用以监控容器的健康检查，而不是以容器镜像是否运行来作为健康检查的依据，因为会存在很多情况，容器是正常运行的，但是无法对外提供服务了，因此探针的健康检查方式更加准确。k8s一旦检测到容器探针发生异常，就会根据设置好的pod恢复机制进行操作，恢复机制restartPolicy有如下几种：

*  always，任何时候容器不在运行状态，就进行重新创建；
 *  onFailure，只在容器异常时才进行重新创建；
 *  never，从来不重启容器；

默认情况下pod的恢复机制是always，但并不是所有场景下都是合适的，比如initContainers初始化容器执行任务之后就结束了，就不应该设置为always。

如下文档提供了全量的yaml属性，特别是关于PodSpec的属性可以在3050行看到：[api/types.go at master · kubernetes/api · GitHub][api_types.go at master _ kubernetes_api _ GitHub]

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**共勉：**

**我一直喜欢下午的阳光 它让我相信这个世界任何事情都会有转机 相信命运的宽厚和美好**

[Link 1]: https://www.nowcoder.com/exam/oj?page=1&tab=SQL%E7%AF%87&topicId=199&fromPut=pc_csdncpt_ddssyx_sql
[api_types.go at master _ kubernetes_api _ GitHub]: https://links.jianshu.com/go?to=https%3A%2F%2Fgithub.com%2Fkubernetes%2Fapi%2Fblob%2Fmaster%2Fcore%2Fv1%2Ftypes.go