k8s 实践经验（五）pod 详解（1）

k8s 实践经验（五）pod 详解（1）

文章目录

​​Pod 资源清单​​​​资源配额​​​​Pod 生命周期​​

​​Pod 的创建过程​​​​pod的终止过程​​​​初始化容器​​​​钩子函数​​

​​重启策略​​

本篇主要是补全一下前面没有讲到的关于 Pod 的部分。

Pod 资源清单

在这里，可通过一个命令来查看每种资源的可配置项

# kubectl explain 资源类型 查看某种资源可以配置的一级属性# kubectl explain 资源类型.属性 查看属性的子属性

apiVersion: v1 #必选，版本号，例如v1kind: Pod 　 #必选，资源类型，例如 Podmetadata: 　 #必选，元数据 name: string #必选，Pod名称 namespace: string #Pod所属的命名空间,默认为"default" labels: 　　 #自定义标签列表 - name: string 　 spec: #必选，Pod中容器的详细定义 containers: #必选，Pod中容器列表 - name: string #必选，容器名称 image: string #必选，容器的镜像名称 imagePullPolicy: [ Always|Never|IfNotPresent ] #获取镜像的策略 command: [string] #容器的启动命令列表，如不指定，使用打包时使用的启动命令 args: [string] #容器的启动命令参数列表 workingDir: string #容器的工作目录 volumeMounts: #挂载到容器内部的存储卷配置 - name: string #引用pod定义的共享存储卷的名称，需用volumes[]部分定义的的卷名 mountPath: string #存储卷在容器内mount的绝对路径，应少于512字符 readOnly: boolean #是否为只读模式 ports: #需要暴露的端口库号列表 - name: string #端口的名称 containerPort: int #容器需要监听的端口号 hostPort: int #容器所在主机需要监听的端口号，默认与Container相同 protocol: string #端口协议，支持TCP和UDP，默认TCP env: #容器运行前需设置的环境变量列表 - name: string #环境变量名称 value: string #环境变量的值 resources: #资源限制和请求的设置 limits: #资源限制的设置 cpu: string #Cpu的限制，单位为core数，将用于docker run --cpu-shares参数 memory: string #内存限制，单位可以为Mib/Gib，将用于docker run --memory参数 requests: #资源请求的设置 cpu: string #Cpu请求，容器启动的初始可用数量 memory: string #内存请求,容器启动的初始可用数量 lifecycle: #生命周期钩子 postStart: #容器启动后立即执行此钩子,如果执行失败,会根据重启策略进行重启 preStop: #容器终止前执行此钩子,无论结果如何,容器都会终止 livenessProbe: #对Pod内各容器健康检查的设置，当探测无响应几次后将自动重启该容器 exec: 　 #对Pod容器内检查方式设置为exec方式 command: [string] #exec方式需要制定的命令或脚本 #对Pod内个容器健康检查方法设置为HttpGet，需要制定Path、port path: string port: number host: string scheme: string HttpHeaders: - name: string value: string tcpSocket: #对Pod内个容器健康检查方式设置为tcpSocket方式 port: number initialDelaySeconds: 0 #容器启动完成后首次探测的时间，单位为秒 timeoutSeconds: 0 　　 #对容器健康检查探测等待响应的超时时间，单位秒，默认1秒 periodSeconds: 0 　　 #对容器监控检查的定期探测时间设置，单位秒，默认10秒一次 successThreshold: 0 failureThreshold: 0 securityContext: privileged: false restartPolicy: [Always | Never | OnFailure] #Pod的重启策略 nodeName: #设置NodeName表示将该Pod调度到指定到名称的node节点上 nodeSelector: obeject #设置NodeSelector表示将该Pod调度到包含这个label的node上 imagePullSecrets: #Pull镜像时使用的secret名称，以key：secretkey格式指定 - name: string hostNetwork: false #是否使用主机网络模式，默认为false，如果设置为true，表示使用宿主机网络 volumes: #在该pod上定义共享存储卷列表 - name: string #共享存储卷名称 （volumes类型有很多种） emptyDir: {} #类型为emtyDir的存储卷，与Pod同生命周期的一个临时目录。为空值 hostPath: string #类型为hostPath的存储卷，表示挂载Pod所在宿主机的目录 path: string 　　 #Pod所在宿主机的目录，将被用于同期中mount的目录 secret: 　　　#类型为secret的存储卷，挂载集群与定义的secret对象到容器内部 scretname: string items: - key: string path: string configMap: #类型为configMap的存储卷，挂载预定义的configMap对象到容器内部 name: string items: - key: string path: string

刚开始没有那么多，可以一层一层用 . 探查下去。

在kubernetes中基本所有资源的一级属性都是一样的，主要包含5部分：

apiVersion 版本，由kubernetes内部定义，版本号必须可以用 kubectl api-versions 查询到kind 类型，由kubernetes内部定义，版本号必须可以用 kubectl api-resources 查询到metadata 元数据，主要是资源标识和说明，常用的有name、namespace、labels等spec 描述，这是配置中最重要的一部分，里面是对各种资源配置的详细描述status 状态信息，里面的内容不需要定义，由kubernetes自动生成

在上面的属性中，spec是接下来研究的重点，继续看下它的常见子属性:

containers <[]Object> 容器列表，用于定义容器的详细信息nodeName 根据nodeName的值将pod调度到指定的Node节点上nodeSelector 根据NodeSelector中定义的信息选择将该Pod调度到包含这些label的Node 上hostNetwork 是否使用主机网络模式，默认为false，如果设置为true，表示使用宿主机网络volumes <[]Object> 存储卷，用于定义Pod上面挂在的存储信息restartPolicy 重启策略，表示Pod在遇到故障的时候的处理策略

资源配额

容器中的程序要运行，肯定会占用一定的资源，比如CPU和内存等，如果不对某个容器的资源做限制，那么它就可能吃掉大量的资源，导致其他的容器无法运行。针对这种情况，kubernetes提供了对内存和CPU的资源进行配额的机制，这种机制主要通过resources选项实现，它有两个子选项：

limits：用于限制运行的容器的最大占用资源，当容器占用资源超过limits时会被终止，并进行重启。requests：用于设置容器需要的最小资源，如果环境资源不够，容器将无法启动。

示例：

apiVersion: v1kind: Podmetadata: name: pod-resoures namespace: dev labels: user: xudaxianspec: containers: - name: nginx # 容器名称 image: nginx:1.17.1 # 容器需要的镜像地址 imagePullPolicy: IfNotPresent # 设置镜像拉取策略 ports: # 端口设置 - name: nginx-port # 端口名称，如果执行，必须保证name在Pod中是唯一的 containerPort: 80 # 容器要监听的端口 （0~65536） protocol: TCP # 端口协议 resources: # 资源配额 limits: # 限制资源的上限 cpu: "2" # CPU限制，单位是core数 memory: "10Gi" # 内存限制 requests: # 限制资源的下限 cpu: "1" # CPU限制，单位是core数 memory: "10Mi" # 内存限制

Pod 生命周期

Pod 的创建过程

1、用户通过kubectl或其他api客户端提交需要创建的pod信息给apiServer。

2、apiServer开始生成pod对象的信息，并将信息存入etcd，然后返回确认信息至客户端。

3、apiServer开始反映etcd中的pod对象的变化，其它组件使用watch机制来跟踪检查apiServer上的变动。

4、scheduler发现有新的pod对象要创建，开始为Pod分配主机并将结果信息更新至apiServer。

5、node节点上的kubelet发现有pod调度过来，尝试调用docker启动容器，并将结果回送至apiServer。

6、apiServer将接收到的pod状态信息存入etcd中。

pod的终止过程

1、用户向apiServer发送删除pod对象的命令。

2、apiServcer中的pod对象信息会随着时间的推移而更新，在宽限期内（默认30s），pod被视为dead。

3、将pod标记为terminating状态。

4、kubelet在监控到pod对象转为terminating状态的同时启动pod关闭过程。

5、端点控制器监控到pod对象的关闭行为时将其从所有匹配到此端点的service资源的端点列表中移除。

6、如果当前pod对象定义了preStop钩子处理器，则在其标记为terminating后即会以同步的方式启动执行。

7、pod对象中的容器进程收到停止信号。

8、宽限期结束后，若pod中还存在仍在运行的进程，那么pod对象会收到立即终止的信号。

9、kubelet请求apiServer将此pod资源的宽限期设置为0从而完成删除操作，此时pod对于用户已不可见。

初始化容器

初始化容器是在pod的主容器启动之前要运行的容器，主要是做一些主容器的前置工作，它具有两大特征：

初始化容器必须运行完成直至结束，若某初始化容器运行失败，那么kubernetes需要重启它直到成功完成。初始化容器必须按照定义的顺序执行，当且仅当前一个成功之后，后面的一个才能运行。

初始化容器有很多的应用场景，下面列出的是最常见的几个：

提供主容器镜像中不具备的工具程序或自定义代码。初始化容器要先于应用容器串行启动并运行完成，因此可用于延后应用容器的启动直至其依赖的条件得到满足。

示例：

apiVersion: v1kind: Podmetadata: name: pod-initcontainer namespace: devspec: containers: - name: main-container image: nginx:1.17.1 ports: - name: nginx-port containerPort: 80 initContainers: - name: test-mysql image: busybox:1.30 command: ['sh', '-c', 'until ping 192.168.90.14 -c 1 ; do echo waiting for mysql...; sleep 2; done;'] - name: test-redis image: busybox:1.30 command: ['sh', '-c', 'until ping 192.168.90.15 -c 1 ; do echo waiting for reids...; sleep 2; done;']

钩子函数

钩子函数能够感知自身生命周期中的事件，并在相应的时刻到来时运行用户指定的程序代码。

kubernetes在主容器的启动之后和停止之前提供了两个钩子函数：

post start：容器创建之后执行，如果失败了会重启容器pre stop ：容器终止之前执行，执行完成之后容器将成功终止，在其完成之前会阻塞删除容器的操作

钩子处理器支持使用下面三种方式定义动作：

Exec命令：在容器内执行一次命令

…… lifecycle: postStart: exec: command: - cat - /tmp/healthy……

TCPSocket：在当前容器尝试访问指定的socket

…… lifecycle: postStart: tcpSocket: port: 8080……

HTTPGet：在当前容器中向某url发起 lifecycle: postStart: path: / #URI地址 port: 80 #端口号 host: 192.168.5.3 #主机地址 scheme: HTTP #支持的协议，v1kind: Podmetadata: name: pod-hook-exec namespace: devspec: containers: - name: main-container image: nginx:1.17.1 ports: - name: nginx-port containerPort: 80 lifecycle: postStart: exec: # 在容器启动的时候执行一个命令，修改掉nginx的默认首页内容 command: ["/bin/sh", "-c", "echo postStart... > /usr/share/nginx/html/index.html"] preStop: exec: # 在容器停止之前停止nginx服务 command: ["/usr/sbin/nginx","-s","quit"]

容器探测用于检测容器中的应用实例是否正常工作，是保障业务可用性的一种传统机制。如果经过探测，实例的状态不符合预期，那么kubernetes就会把该问题实例" 摘除 "，不承担业务流量。kubernetes提供了两种探针来实现容器探测，分别是：

liveness probes：存活性探针，用于检测应用实例当前是否处于正常运行状态，如果不是，k8s会重启容器readiness probes：就绪性探针，用于检测应用实例当前是否可以接收请求，如果不能，k8s不会转发流量livenessProbe 决定是否重启容器，readinessProbe 决定是否将请求转发给容器。

上面两种探针目前均支持三种探测方式：

Exec命令：在容器内执行一次命令，如果命令执行的退出码为0，则认为程序正常，否则不正常

…… livenessProbe: exec: command: - cat - /tmp/healthy……

TCPSocket：将会尝试访问一个用户容器的端口，如果能够建立这条连接，则认为程序正常，否则不正常

…… livenessProbe: tcpSocket: port: 8080……

HTTPGet：调用容器内Web应用的URL，如果返回的状态码在200和399之间，则认为程序正常，否则不正常

…… livenessProbe: path: / #URI地址 port: 80 #端口号 host: 127.0.0.1 #主机地址 scheme: HTTP #支持的协议，probes为例，做几个演示：

方式一：Exec

创建pod-liveness-exec.yaml

apiVersion: v1kind: Podmetadata: name: pod-liveness-exec namespace: devspec: containers: - name: nginx image: nginx:1.17.1 ports: - name: nginx-port containerPort: 80 livenessProbe: exec: command: ["/bin/cat","/tmp/hello.txt"] # 执行一个查看文件的命令

方式二：TCPSocket

创建pod-liveness-tcpsocket.yaml

apiVersion: v1kind: Podmetadata: name: pod-liveness-tcpsocket namespace: devspec: containers: - name: nginx image: nginx:1.17.1 ports: - name: nginx-port containerPort: 80 livenessProbe: tcpSocket: port: 8080 # 尝试访问8080端口

方式三：HTTPGet

创建pod-liveness-v1kind: Podmetadata: name: pod-liveness- namespace: devspec: containers: - name: nginx image: nginx:1.17.1 ports: - name: nginx-port containerPort: 80 livenessProbe: # 其实就是访问 scheme: HTTP #支持的协议， port: 80 #端口号 path: /hello #URI地址

重启策略

一旦容器探测出现了问题，kubernetes就会对容器所在的Pod进行重启，其实这是由pod的重启策略决定的，pod的重启策略有 3 种，分别如下：

Always ：容器失效时，自动重启该容器，这也是默认值。OnFailure ： 容器终止运行且退出码不为0时重启Never ： 不论状态为何，都不重启该容器

重启策略适用于pod对象中的所有容器，首次需要重启的容器，将在其需要时立即进行重启，随后再次需要重启的操作将由kubelet延迟一段时间后进行，且反复的重启操作的延迟时长以此为10s、20s、40s、80s、160s和300s，300s是最大延迟时长。

示例：

apiVersion: v1kind: Podmetadata: name: pod-restartpolicy namespace: devspec: containers: - name: nginx image: nginx:1.17.1 ports: - name: nginx-port containerPort: 80 livenessProbe: scheme: HTTP port: 80 path: /hello restartPolicy: Never # 设置重启策略为Never

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