kubernetes核心技术-Pod

kubernetes核心技术-Pod

六、kubernetes 核心技术-Pod

6.1、Pod 概述

Pod 是 k8s 系统中可以创建和管理的最小单元,是资源对象模型中由用户创建或部署的最 小资源对象模型,也是在 k8s 上运行容器化应用的资源对象,其他的资源对象都是用来支 撑或者扩展 Pod 对象功能的,比如控制器对象是用来管控 Pod 对象的,Service 或者 Ingress 资源对象是用来暴露 Pod 引用对象的,PersistentVolume 资源对象是用来为 Pod 提供存储等等,k8s 不会直接处理容器,而是 Pod,Pod 是由一个或多个 container 组成。

Pod 是 Kubernetes 的最重要概念,每一个 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 还包含一个或多个紧密相关的用户业务容器。

(1)Pod vs 应用
每个 Pod 都是应用的一个实例,有专用的 IP。
(2)Pod vs 容器
一个 Pod 可以有多个容器,彼此间共享网络和存储资源,每个 Pod 中有一个 Pause 容器保存所有的容器状态,通过管理 pause 容器,达到管理 pod 中所有容器的效果。
(3)Pod vs 节点
同一个 Pod 中的容器总会被调度到相同 Node 节点,不同节点间 Pod 的通信基于虚拟二层网络技术实现。
(4)Pod vs Pod
普通的 Pod 和静态 Pod。

6.2、Pod 特性

(1)资源共享
一个 Pod 里的多个容器可以共享存储和网络,可以看作一个逻辑的主机。共享的如 namespace,cgroups 或者其他的隔离资源。
多个容器共享同一 network namespace,由此在一个 Pod 里的多个容器共享 Pod 的 IP 和端口 namespace,所以一个 Pod 内的多个容器之间可以通过 localhost 来进行通信,所需要注意的是不同容器要注意不要有端口冲突即可。不同的 Pod 有不同的 IP,不同 Pod 内的多个容器之前通信,不可以使用 IPC(如果没有特殊指定的话)通信,通常情况下使用 Pod 的 IP 进行通信。
一个 Pod 里的多个容器可以共享存储卷,这个存储卷会被定义为 Pod 的一部分,并且可以挂载到该 Pod 里的所有容器的文件系统上。
(2)生命周期短暂
Pod 属于生命周期比较短暂的组件,比如,当 Pod 所在节点发生故障,那么该节点上的 Pod 会被调度到其他节点,但需要注意的是,被重新调度的 Pod 是一个全新的 Pod,跟之前的 Pod 没有半毛钱关系。
(3)平坦的网络
K8s 集群中的所有 Pod 都在同一个共享网络地址空间中,也就是说每个 Pod 都可以通过其他 Pod 的 IP 地址来实现访问。

6.3、Pod 定义

(1)下面是 yaml 文件定义的 Pod 的完整内容

apiVersion: v1                //版本
kind: pod                     //类型,此处为Pod类型
metadata:                     //元数据
  name: string                //元数据,是pod的名称
  namespace: string           //元数据,pod的命名空间,如果不填写默认是default
  labels:                     //元数据,pod的标签列表,可写多个label
    - name: string            //元数据,标签的名称
  annotations:                //元数据,自定义注解列表
    - name: string            //元数据,自定义注解名称
spec:                         //pod中容器的详细定义
  containers:                 //pod中容器的列表
  - name: string              //容器的名称
    image: string             //容器中的镜像
    imagePullPolicy: Always | Never | IfNotPresent   //获取镜像的策略: 默认为Always(拉取镜像库镜像,即每次都尝试重新下载镜像)、Never(仅使用本地镜像)、IfNotPresent(本地有镜像就不拉取镜像库镜像,如果没有就拉取镜像库镜像)
    command: [string]         //容器的启动命令列表(不配置则使用镜像内部的命令)
    args: [string]            //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,需使用volumes[]部分定义的共享存储卷名称
      mountPath: string       //存储卷在容器内部Mount的绝对路径
      readOnly: boolean       //是否为只读模式,默认为读写模式
    ports:                    //容器需要暴露的端口号列表
    - name: string            //端口的名称
      containerPort: int      //容器要暴露的端口
      hostPort: int           //容器所在主机监听的端口(容器暴露端口映射到宿主机的端口,设置host port时同一台宿主机将不能启动该容器的第二份版本)
      protocol: string        //端口协议,支持TCP和UDP,默认值为TCP
    env:                      //容器运行前设置的环境变量列表
    - name: string            //环境变量的名称
      value: string           //环境变量的值
    resources:                //资源限制和资源请求设置
      limits:                 //资源限制,容器的最大可用资源数量
        cpu: string           //CPU限制,单位为core数
        memory: string        //内存限制,单位可以为MiB、GiB等
      requests:               //资源请求设置
        cpu: string           //CPU请求,单位为core数,容器启动的初始可用数量
        memory: string        //内存请求,单位可以为MiB、GiB等,容器启动的初始可用数量
    livenessProbe:            //pod内各容器健康检查的设置
      exec:                   //对pod内各容器健康检查的设置,exec方式
        command: [string]     //exec方式需要指定的命令或者脚本
      httpGet:                //对pod内各容器健康检查的设置,使用httpGet方式,需指定path、port
        path: string          //指定的路径
        port: number          //指定的端口
        host: string          //指定的主机
        scheme: string
        httpHeaders:           
        - name: string
          value: string
      tcpSocket:              //对pod内各容器健康检查的设置,tcpSocket方式
        port: number         
      initialDelaySeconds: 0  //容器启动完成后首次探测的时间,单位为s
      timeoutSeconds: 0       //对容器健康检查的探测等待响应的超时时间设置,单位为s,默认值为1s。若超过该超时时间设置,则将认为该容器不健康,会重启该容器
      periodSeconds: 0        //对容器健康检查的定期探测时间设置,单位为s,默认10s探测一次
      successThreshold: 0
      failureThreshold: 0
    securityContest:
      privileged: false
  restartPolicy: Always | Never | OnFailure  //重启策略,默认为always
  nodeSelector: object        //节点选择,表示将该Pod调度到包含这些label的node上,以key:value的方式指定
  imagePullSecrets:           //pull镜像时使用的secret名称,以name:secretkey格式指定
  - name: string
  hostNetwork: false          //是否使用主机网络模式,弃用docker网桥,默认为否
  volumes:                    //在该pod上定义的共享存储卷列表
  - name: string              //共享存储卷的名称,在一个pod中每个存储卷定义一个名称
    emptyDir: {}              //类型为emptyDir的存储卷,表示与pod同生命周期的一个临时目录,其值为一个空对象:emptyDir: {}
    hostPath:                 //类型为hostPath的存储卷,表示pod容器挂载的宿主机目录,通过volumes[].hostPath.path指定
      path: string            //pod容器挂载的宿主机目录
    secret:                   //类型为secret的存储卷,表示挂载集群预定义的secret对象到容器内部
      secretName: string
      items:
      - key: string
        path: string
    configMap:                //类型为configMap的存储卷,表示挂载集群预定义的configMap对象到容器内部
      name: string
      items: 
      - key: string
        path: string

6.4、Pod 的基本使用方法

在 kubernetes 中对运行容器的要求为:容器的主程序需要一直在前台运行,而不是后台运行。应用需要改造成前台运行的方式。如果我们创建的 Docker 镜像的启动命令是后台执行程序,则在 kubelet 创建包含这个容器的 pod 之 后运行完该命令,即认为 Pod 已经结束, 将立刻销毁该 Pod。如果为该 Pod 定义了 RC,则创建、销毁会陷入一个无限循环的过程中。 Pod 可以由 1 个或多个容器组合而成。
创建 Pod:

kubectl create -f xxx.yaml

查看 Pod:

kubectl get pod/po pod名称
kubectl get pod/po pod名称 -o wide
kubectl describe pod/po pod名称

删除 Pod:

kubectl delete -f pod pod名称.yaml
kubectl delete pod --all

(1)一个容器组成的 Pod 的 yaml 示例

# 一个容器组成的Pod
apiVersion: v1
kind: pod
metadata:
  name: mytomcat
  labels:
    name: mytomcat
spec:
  containers:
  - name: mytomcat
    image: tomcat
    ports:
    - containerPort: 8080

(2)由两个紧密耦合的容器组成的 Pod

# 两个紧密耦合的容器组成的Pod
apiVersion: v1
kind: pod
metadata:
  name: mytomcat
  labels:
    name: tomcat-redis
spec:
  containers:
  - name: tomcat
    image: tomcat
    ports:
    - containerPort: 8080
  - name: redis
    image: redis
    ports:
    - containerPort: 6379

(3)创建

kubectr create -f xxx.yaml

(4)查看

kubectl get pod/po <Pod_name>
kubectl get pod/po <Pod_name> -o wide
kubectl describe pod/po <Pod_name>

(5)删除

kubectl delete -f pod pod_name.yaml
kubectl delete pod --all/[pod_name]

6.5、Pod 的分类

Pod 有两种类型
(1)普通 Pod
普通 Pod 一旦被创建,就会被放入到 etcd 中存储,随后会被 Kubernetes Master 调度到某 个具体的 Node 上并进行绑定,随后该 Pod 对应的 Node 上的 kubelet 进程实例化成一组相 关的 Docker 容器并启动起来。在默认情 况下,当 Pod 里某个容器停止时,Kubernetes 会 自动检测到这个问题并且重新启动这个 Pod 里某所有容器, 如果 Pod 所在的 Node 宕机, 则会将这个 Node 上的所有 Pod 重新调度到其它节点上。
(2)静态 Pod
静态 Pod 是由 kubelet 进行管理的仅存在于特定 Node 上的 Pod,它们不能通过 API Server 进行管理,无法与 ReplicationController、Deployment 或 DaemonSet 进行关联,并且 kubelet 也无法对它们进行健康检查。

6.6、Pod 生命周期和重启策略

(1)Pod 的状态
Pod 生命周期包含Pending、Running、Compeleted、Failed、Unknown五个状态。

状态  说明
Pending     API Server 已经创建了该 Pod,但 Pod 中的一个或多个容器的镜像还没有创建,包括镜像下载过程
Running     Pod 内所有容器已创建,且至少一个容器处于运行、正在启动或正在重启状态
Compeleted  Pod 内所有容器均成功执行退出,且不会再重启
Failed      Pod 内所有容器均已退出,但至少—个容器退出失败
Unknown     由于某种原因无法获取 Pod 状态,例如网络通信不畅等

(2)Pod 重启策略
Pod 的重启策略包括 Always、OnFailure 和 Never,默认值是 Always

项目  Value
Always      当容器失效时,由 kubelet 自动重启该容器
OnFailure   当容器终止运行且退出码不为 0 时,由 kubelet 自动重启该容器
Never       不论容器运行状态如何,kubelet 都不会重启该容器

(3)常见状态转换

6.7、Pod 资源配置

每个 Pod 都可以对其能使用的服务器上的计算资源设置限额,Kubernetes 中可以设置限额 的计算资源有 CPU 与 Memory 两种,其中 CPU 的资源单位为 CPU 数量,是一个绝对值而非相 对值。Memory 配额也是一个绝对值,它的单 位是内存字节数。

Kubernetes 里,一个计算资源进行配额限定需要设定以下两个参数:
Requests 该资源最小申请数量,系统必须满足要求。
Limits 该资源最大允许使用的量,不能突破,当容器试 图使用超过这个量的资源时,可能会被 Kubernetes Kill 并重启。
(1)举例

sepc
  containers :
  - name: db
    image: mysql
    resources:
      requests:
        memory: "64Mi"
        cpu: "250m"
      limits:
        memory: "128Mi"
        cpu: "500m"

上述代码表明 MySQL 容器申请最少 0.25 个 CPU 以及 64MiB 内存,在运行过程中容器所能使用的资源配额为 0.5 个 CPU 以及 128MiB 内存。

创建Pod流程:

影响Pod调度(资源限制和节点选择器):

节点亲和性:

污点和污点容忍:

参考:

https://blog.csdn.net/weixin_53072519/article/details/126336629

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