Pod详细介绍

Pod

1、Pod基础概念

2、集群中Pod的使用方式

1）一个Pod中运行一个容器

2）一个Pod中运行多个容器

3、Pod的类型

1）控制器管理的Pod

2）自助式Pod

3）静态Pod

4、Pod中容器的分类

1）基础容器（Pause容器）

2）初始化容器（init容器）

3）应用容器（业务容器）

5、Pod容器镜像的拉取策略

1）IfNotPresent

2）Always

3）Never

4）创建镜像拉取策略的测试案例

6、Pod容器的重启策略

1）Always

2）OnFailure

3）Never

7、Pod资源限制

1）Pod 和容器的资源请求与限制

2）CPU 资源单位

3）内存资源单位

8、健康检查（探针）

1）探针的三种规则

2）探针检查的三种方式

Pod

1、Pod基础概念

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。

总结：Pod是K8S中创建和管理的最小单元

2、集群中Pod的使用方式

1）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。

2）一个Pod中运行多个容器

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。

总结：

通常一个Pod最好只包含一个应用容器，一个应用容器最好也只运行一个业务进程

同一个Pod里的容器都是运行在同一个node节点上的，并且共享 net mnt uts pid ipc 命名空间

3、Pod的类型

1）控制器管理的Pod

由scheduler进行调度的；被控制器管理的；有自愈能力，一旦Pod挂掉了，会被控制器重启拉起；且有副本管理、滚动更新等功能

创建命令：

kubectl create deployment/statefulset/daemonset ....

2）自助式Pod

由scheduler进行调度的；不被控制器管理的；没有自愈能力，一旦Pod挂掉了，不会被重启拉起；没有副本管理、滚动更新功能

创建命令：

kubectl run deployment/statefulset/daemonset ....

3）静态Pod

不由scheduler进行调度的，而是由kubelet自行管理；始终与kubelet运行在同一个node节点上，不能直接删除

静态Pod的yaml配置文件默认放置在/etc/kubernetes/manifests/目录中，当此目录有Pod的yaml配置文件存在或者消失时kubelet会自动创建或删除静态Pod

4、Pod中容器的分类

1）基础容器（Pause容器）

作用：

作为linux命名空间（net mnt uts pid ipc）共享的基础
给Pod里的其它容器提供网络、存储资源的共享

特点：是Pod最先启动的容器

2）初始化容器（init容器）

作用：

可以为应用容器启动前提供运行依赖环境或工具包
还可以阻塞或延迟应用容器的启动

特点：Pod有多个init容器时，是串行启动的，即要在上一个init容器成功的完成启动、运行、退出后才会启动下一个init容器

3）应用容器（业务容器）

作用：提供应用程序业务

特点：Pod有多个应用容器时，是并行启动的；应用容器要在所有init容器都成功的完成启动、运行、退出后才会启动

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Pod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Init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。

5、Pod容器镜像的拉取策略

1）IfNotPresent

在镜像已经存在的情况下，kubelet 将不再去拉取镜像，仅当本地缺失时才从仓库中拉取，默认的镜像拉取策略

2）Always

每次创建 Pod 都会重新拉取一次镜像，不管本地是否有镜像

3）Never

Pod 不会主动拉取这个镜像，仅使用本地镜像。

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”。

4）创建镜像拉取策略的测试案例

mkdir /data/demo
cd /data/demo

vim pod1.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-test1
spec:
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx
      imagePullPolicy: Always
      command: [ "echo", "SUCCESS" ]

kubectl create -f pod1.yaml

kubectl get pods -o wide        #查看Pod状态

kubectl describe pod pod-test1    #查看详细的Pod描述

6、Pod容器的重启策略

1）Always

不管容器是正常退出还是异常退出，总是重启容器，是默认的策略

2）OnFailure

只有当容器异常退出时，才会重启容器，正常退出的容器，不会重启

3）Never

不管容器是正常退出还是异常退出，都不会重启容器

注意：K8S 中不支持重启 Pod 资源，只有删除重建。

在用 yaml 方式创建 Deployment 和 StatefulSet 类型时，restartPolicy 只能是 Always，kubectl run 创建 Pod 可以选择 Always,OnFailure,Never 三种策略

7、Pod资源限制

当Pod不设置资源限制时，如果Pod遇到bug或中了病毒，不断地吃资源，将会造成节点宕机，导致其他Pod中的业务故障，是十分不安全的，所以对Pod资源做限制是对其他Pod的一种保障。

Pod资源限制有两个参数指定，分别是request和limit；

request设置的资源，代表容器运行所需的最小资源量，也就是节点需要预留的最小资源
limit设置的资源，代表容器使用的最大资源量，如果Pod容器使用的资源量超过limit设置的资源量，就会报OOM错误。

如果给容器设置了内存的 limit 值，但未设置内存的 request 值，Kubernetes 会自动为其设置与内存 limit 相匹配的 request 值。类似的，如果给容器设置了 CPU 的 limit 值但未设置 CPU 的 request 值，则 Kubernetes 自动为其设置 CPU 的 request 值并使之与 CPU 的 limit 值匹配。

1）Pod 和容器的资源请求与限制

spec.containers[].resources.requests.cpu		//定义创建容器时预分配的CPU资源
spec.containers[].resources.requests.memory		//定义创建容器时预分配的内存资源
spec.containers[].resources.limits.cpu			//定义 cpu 的资源上限 
spec.containers[].resources.limits.memory		//定义内存的资源上限

2）CPU 资源单位

CPU 资源的 request 和 limit 以 cpu 为单位。Kubernetes 中的一个 cpu 相当于1个 vCPU（1个超线程）。

Kubernetes 也支持小数设置 CPU 的请求。spec.containers[].resources.requests.cpu 为 0.5 的容器能够获得一个 cpu 的一半 CPU 资源（类似于Cgroup对CPU资源的时间分片）。表达式 0.1 等价于表达式 100m（毫核），表示每 1000 毫秒内容器可以使用的 CPU 时间总量为 0.1*1000 毫秒。

Kubernetes 不允许设置精度小于 1m 的 CPU 资源。

3）内存资源单位

内存的 request 和 limit 以字节为单位。可以以整数表示，或者以10为底数的指数的单位（E、P、T、G、M、K）来表示，或者以2为底数的指数的单位（Ei、Pi、Ti、Gi、Mi、Ki）来表示。

如：1KB=10^3=1000，1MB=10^6=1000000=1000KB，1GB=10^9=1000000000=1000MB
1KiB=2^10=1024，1MiB=2^20=1048576=1024KiB

示例：小明在买硬盘的时候，操作系统报的数量要比产品标出或商家号称的小一些，主要原因是
标出的是以 MB、GB为单位的，1GB 就是1,000,000,000Byte，而操作系统是以2进制为处理单位
的，因此检查硬盘容量时是以MiB、GiB为单位，1GiB=2^30=1,073,741,824，相比较而言，1GiB
要比1GB多出1,073,741,824-1,000,000,000=73,741,824Byte，所以检测实际结果要比标出的少一些。

下面写一个示例：

//创建一个Pod，并对其设置限制
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: frontend
spec:
  containers:
  - name: app        //该Pod中的第一个容器
    image: images.my-company.example/app:v4
    env:
    - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
      value: "password"
    resources:
      requests:
        memory: "64Mi"        //设置在该节点上需要预留的内存
        cpu: "250m"        //设置在该节点上需要预留的CPU
      limits:
        memory: "128Mi"    //设置能够使用的最大内存资源
        cpu: "500m"    //设置能够使用的最大CPU资源
  - name: log-aggregator    //该Pod中的第二个容器
    image: images.my-company.example/log-aggregator:v6
    resources:
      requests:
        memory: "64Mi"        //设置在该节点上需要预留的内存
        cpu: "250m"        //设置在该节点上需要预留的CPU
      limits:
        memory: "128Mi"    //设置能够使用的最大内存资源
        cpu: "500m"    //设置能够使用的最大CPU资源

以上例子中的 Pod 有两个容器。每个容器的 request 值为 0.25 cpu 和 64MiB 内存，每个容器的 limit 值为 0.5 cpu 和 128MiB 内存。那么可以认为该 Pod 的总的资源 request 为 0.5 cpu 和 128 MiB 内存，总的资源 limit 为 1 cpu 和 256MiB 内存。

8、健康检查（探针）

探针是由kubelet对容器执行的定期诊断。

1）探针的三种规则

livenessProbe（存活探针）：判断容器是否正在运行

如果探测失败，则kubelet会杀死容器，并且容器将根据 restartPolicy 来设置 Pod 状态。如果容器不提供存活探针，则默认状态为Success。

readinessProbe （就绪探针）：判断容器是否准备好接受请求

如果探测失败，端点控制器将从与 Pod 匹配的所有 service endpoints 中剔除删除该Pod的IP地址。初始延迟之前的就绪状态默认为Failure。如果容器不提供就绪探针，则默认状态为Success。

startupProbe（启动探针）：判断容器内的应用程序是否已启动

要针对于不能确定具体启动时间的应用。如果配置了 startupProbe 探测，则在 startupProbe 状态为 Success 之前，其他所有探针都处于无效状态，直到它成功后其他探针才起作用。如果 startupProbe 失败，kubelet 将杀死容器，容器将根据 restartPolicy 来重启。如果容器没有配置 startupProbe，则默认状态为 Success。启动探针时1.17版本增加的，1.17版本之前没有存活探针。

注：以上规则可以同时定义。在readinessProbe检测成功之前，Pod的running状态是不会变成ready状态的。

2）探针检查的三种方式

exec：在容器内执行指定命令，如果命令退出时返回码为0则认为诊断成功。
tcpSocket ：对指定端口上的容器的IP地址进行TCP检查（三次握手）。如果端口打开，则诊断被认为是成功的。
httpGet ：对指定的端口和uri路径上的容器的IP地址执行HTTPGet请求。如果响应的状态码大于等于200且小于400，则诊断被认为是成功的

每次探测都将获得以下三种结果之一

成功（Success）：表示容器通过了检测。
失败（Failure）：表示容器未通过检测。
未知（Unknown）：表示检测没有正常进行。

示例1：exec方式

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  labels:
    test: liveness
  name: liveness-exec
spec:
  containers:
  - name: liveness
    image: k8s.gcr.io/busybox
    args:
    - /bin/sh
    - -c
    - touch /tmp/healthy; sleep 30; rm -rf /tmp/healthy; sleep 60
    livenessProbe:        //存活探测
      exec:                //exec方式
        command:
        - cat
        - /tmp/healthy
      failureThreshold: 1
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 5

#initialDelaySeconds：指定 kubelet 在执行第一次探测前应该等待5秒，即第一次探测是在容器启动后的第6秒才开始执行。默认是 0 秒，最小值是 0。
#periodSeconds：指定了 kubelet 应该每 5 秒执行一次存活探测。默认是 10 秒。最小值是 1。
#failureThreshold: 当探测失败时，Kubernetes 将在放弃之前重试的次数。 存活探测情况下的放弃就意味着重新启动容器。就绪探测情况下的放弃 Pod 会被打上未就绪的标签。默认值是 3。最小值是 1。
#timeoutSeconds：探测的超时后等待多少秒。默认值是 1 秒。最小值是 1。（在 Kubernetes 1.20 版本之前，exec 探针会忽略 timeoutSeconds 探针会无限期地 持续运行，甚至可能超过所配置的限期，直到返回结果为止。）

可以看到 Pod 中只有一个容器。kubelet 在执行第一次探测前需要等待 5 秒，kubelet 会每 5 秒执行一次存活探测。kubelet 在容器内执行命令 cat /tmp/healthy 来进行探测。如果命令执行成功并且返回值为 0，kubelet 就会认为这个容器是健康存活的。当到达第 31 秒时，这个命令返回非 0 值，kubelet 会杀死这个容器并重新启动它。

示例2：httpGet方式

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  labels:
    test: liveness
  name: liveness-http
spec:
  containers:
  - name: liveness
    image: k8s.gcr.io/liveness
    args:
    - /server
    livenessProbe:    //存活探测
      httpGet:        //httpGet方式
        path: /healthz
        port: 8080
        httpHeaders:
        - name: Custom-Header
          value: Awesome
      initialDelaySeconds: 3
      periodSeconds: 3

在这个配置文件中，可以看到 Pod 也只有一个容器。initialDelaySeconds 字段告诉 kubelet 在执行第一次探测前应该等待 3 秒。periodSeconds 字段指定了 kubelet 每隔 3 秒执行一次存活探测。kubelet 会向容器内运行的服务（服务会监听 8080 端口）发送一个 HTTP GET 请求来执行探测。如果服务器上 /healthz 路径下的处理程序返回成功代码，则 kubelet 认为容器是健康存活的。如果处理程序返回失败代码，则 kubelet 会杀死这个容器并且重新启动它。返回码2XX或3XX表示成功，其它返回代码都标示失败

示例3：tcpSocket方式

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: goproxy
  labels:
    app: goproxy
spec:
  containers:
  - name: goproxy
    image: k8s.gcr.io/goproxy:0.1
    ports:
    - containerPort: 8080
    readinessProbe:    //就绪探测
      tcpSocket:        //tcpSocket方法
        port: 8080
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 10
    livenessProbe:
      tcpSocket:
        port: 8080
      initialDelaySeconds: 15
      periodSeconds: 20

这个例子同时使用 readinessProbe 和 livenessProbe 探测。kubelet 会在容器启动 5 秒后发送第一个 readinessProbe 探测。这会尝试连接 goproxy 容器的 8080 端口。如果探测成功，kubelet 将继续每隔 10 秒运行一次检测。除了 readinessProbe 探测，这个配置包括了一个 livenessProbe 探测。kubelet 会在容器启动 15 秒后进行第一次 livenessProbe 探测。就像 readinessProbe 探测一样，会尝试连接 goproxy 容器的 8080 端口。如果 livenessProbe 探测失败，这个容器会被重新启动。