Kubernetes学习笔记（二）：Pod、标签、注解
pod与容器
一个pod是一组紧密相关的容器，它们总是一起运行在同一个节点上，以及同一个LInux命名空间中。
每个pod拥有自己的ip，包含若干个容器。pod分布在不同的节点上。
为什么需要pod
为什么需要pod，而不是直接使用容器：
因为容器被设计为只运行一个进程，由于不能够将多个进程聚集在一个单独的容器中，就需要另一种结构将容器绑定在一起，并将它们作为一个单元管理，这就是pod的根本原理。
pod中容器的隔离共享
在同一个pod中，多个容器有些资源是共享的，有些是隔离的。
同一个pod中的所有容器都运行在相同的network、UTS、IPC空间下。所以它们共享网络接口、主机名，可以通过IPC互相通信。
同一个pod中的所有容器的文件系统是隔离的。
何时在pod中使用多个容器
- 它们是否是一个整体？
- 它们是否需要在一起运行？
- 它们是否要一起扩缩容？
运行pod
pod和其他Kubernetes资源通常都是通过向Kubernetes REST API提供JSON或者YAML文件来创建的。
我们使用nginx镜像创建一个pod。
nginx.yaml
apiVersion: v1 # API版本
kind: Pod # 资源类型
metadata:
name: nginx # pod的名称
spec:
containers:
- image: nginx # 创建容器所用的镜像地址
name: nginx # 容器名称
ports:
- containerPort: 80 # 应用监听的端口
protocol: TCP
这里只给出了一个简单的描述文件，大部分字段没有给出。
kubectl explain
kubectl explain相当于一个文档，可以查看每个API对象支持哪些字段。
-> [root@kube0.vm] [~] k explain pod
KIND: Pod
VERSION: v1
DESCRIPTION:
Pod is a collection of containers that can run on a host. This resource is
created by clients and scheduled onto hosts.
FIELDS:
apiVersion <string>
APIVersion defines the versioned schema of this representation of an
object. Servers should convert recognized schemas to the latest internal
value, and may reject unrecognized values. More info:
https://git.k8s.io/community/contributors/devel/sig-architecture/api-conventions.md#resources
kind <string>
Kind is a string value representing the REST resource this object
.................
kubectl create
使用kubectl create创建pod
-> [root@kube0.vm] [~] k create -f nginx.yaml
pod/nginx created
kubectl get
使用kubectl get查看，指定-o wide查看更多字段
-> [root@kube0.vm] [~] k get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
nginx 1/1 Running 0 11s
-> [root@kube0.vm] [~] k get -o wide pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nginx 1/1 Running 0 22s 10.244.2.6 kube2.vm <none> <none>
完整定义
使用kubectl get -o yaml或者kubectl get -o json查看pod的完整定义。这个定义包含以下三大部分：
- metadata：包括名称、命名空间、标签和关于该pod的其他信息
- spec：包含pod内容的实际说明，如容器、卷等
- status：包含运行中pod的当前信息，如pod IP、宿主机IP、每个容器的描述和状态
-> [root@kube0.vm] [~] k get -o yaml pod/nginx
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
creationTimestamp: "2020-05-20T00:32:43Z"
name: nginx
namespace: default
resourceVersion: "109529"
selfLink: /api/v1/namespaces/default/pods/nginx
uid: a2b83142-9f17-4cfe-a9ac-04f57de82053
spec:
containers:
- image: nginx
imagePullPolicy: Always
name: nginx
ports:
- containerPort: 80
protocol: TCP
resources: {}
terminationMessagePath: /dev/termination-log
terminationMessagePolicy: File
volumeMounts:
- mountPath: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount
name: default-token-vlqvz
readOnly: true
dnsPolicy: ClusterFirst
enableServiceLinks: true
nodeName: kube2.vm
priority: 0
restartPolicy: Always
schedulerName: default-scheduler
securityContext: {}
serviceAccount: default
serviceAccountName: default
terminationGracePeriodSeconds: 30
tolerations:
- effect: NoExecute
key: node.kubernetes.io/not-ready
operator: Exists
tolerationSeconds: 300
- effect: NoExecute
key: node.kubernetes.io/unreachable
operator: Exists
tolerationSeconds: 300
volumes:
- name: default-token-vlqvz
secret:
defaultMode: 420
secretName: default-token-vlqvz
status:
conditions:
- lastProbeTime: null
lastTransitionTime: "2020-05-20T02:46:50Z"
status: "True"
type: Initialized
- lastProbeTime: null
lastTransitionTime: "2020-05-20T02:46:57Z"
status: "True"
type: Ready
- lastProbeTime: null
lastTransitionTime: "2020-05-20T02:46:57Z"
status: "True"
type: ContainersReady
- lastProbeTime: null
lastTransitionTime: "2020-05-20T00:32:43Z"
status: "True"
type: PodScheduled
containerStatuses:
- containerID: docker://b63c67379def88a5253e8da543655552185f14e6eb962926d65ec74c5a7ab6f7
image: nginx:latest
imageID: docker-pullable://nginx@sha256:30dfa439718a17baafefadf16c5e7c9d0a1cde97b4fd84f63b69e13513be7097
lastState: {}
name: nginx
ready: true
restartCount: 0
started: true
state:
running:
startedAt: "2020-05-20T02:46:57Z"
hostIP: 192.168.199.212
phase: Running
podIP: 10.244.2.6
podIPs:
- ip: 10.244.2.6
qosClass: BestEffort
startTime: "2020-05-20T02:46:50Z"
kubectl logs
kubectl logs [-f] [-p] (POD | TYPE/NAME) [-c CONTAINER] [options]
使用kubectl logs可以查看pod中的日志。如果pod中有多个容器，可以使用-c <container>指定容器。比如：
-> [root@kube0.vm] [~] k logs nginx -c nginx -f
kubectl port-forward
kubectl port-forward TYPE/NAME [options] [LOCAL_PORT:]REMOTE_PORT [...[LOCAL_PORT_N:]REMOTE_PORT_N]
pod已经运行了，那如何向集群中的pod发出请求呢。我们通过kubectl port-forward命令，将本地端口映射到指定pod的端口上。
- 窗口1：运行kubectl port-forward
-> [root@kube0.vm] [~] k port-forward nginx 8000:80
Forwarding from 127.0.0.1:8000 -> 80
Forwarding from [::1]:8000 -> 80
Handling connection for 8000 # curl请求发出后出现
- 窗口2：运行kubectl logs
-> [root@kube0.vm] [~] k logs nginx -f
127.0.0.1 - - [20/May/2020:03:19:50 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 612 "-" "curl/7.29.0" "-" # curl请求发出后出现
- 窗口3：curl发出请求
-> [root@kube0.vm] [~] curl http://localhost:8000
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
........
标签
通俗的讲，标签就是用于将Pod和其他Kubernetes资源进行分类，每个资源都可以有多个标签
标签是可以附加到资源上的键值对，用以选择具有该标签的资源（通过标签选择器完成）。
nginx-labels.yaml
创建一个带有标签的描述文件
-> [root@kube0.vm] [~] cat nginx-labels.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: nginx-labels
labels: # 添加了两个标签
env: prod
app: order
spec:
containers:
- image: nginx
name: nginx
ports:
- containerPort: 80
protocol: TCP
查看标签
使用--show-labels查看标签，po是pod的简写
-> [root@kube0.vm] [~] k create -f nginx-labels.yaml
pod/nginx-labels created
-> [root@kube0.vm] [~] k get po --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
nginx-labels 0/1 ContainerCreating 0 3s app=order,env=prod
使用-L查看指定标签，并且单独成列。
-> [root@kube0.vm] [~] k get po -L app,env
NAME READY STATUS RESTARTS AGE APP ENV
nginx-labels 1/1 Running 0 4m13s order prod
kubectl label
多个标签以空格分隔
添加
-> [root@kube0.vm] [~] k label po nginx-labels test=123
pod/nginx-labels labeled
-> [root@kube0.vm] [~] k get pod --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
nginx-labels 1/1 Running 0 6m23s app=order,env=prod,test=123
修改
修改已存在的标签，需要指定--overwrite选项
-> [root@kube0.vm] [~] k label po nginx-labels test=456 --overwrite
pod/nginx-labels labeled
-> [root@kube0.vm] [~] k get pod --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
nginx-labels 1/1 Running 0 7m24s app=order,env=prod,test=456
删除
-> [root@kube0.vm] [~] k label po nginx-labels test-
pod/nginx-labels labeled
-> [root@kube0.vm] [~] k get pod --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
nginx-labels 1/1 Running 0 8m8s app=order,env=prod
标签选择器
标签选择器可以使我们获取具有特定标签的pod子集。规则通过-l选项指定，多个用逗号分隔。
选择规则
- key：选择存在标签key的
- !key：选择不存在标签key的
- key=value：key存在并且值等于value
- key!= value：选择"key=value"的补集。也就存在key并且不等value的，或者不存在key的。
- key in (value1,value2)：key存在且值为value1或者value2
- key notin (value1,value2)：key存在且值不为value1和value2
实操
准备几个不同label的pod：
-> [root@kube0.vm] [~] k get po --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
nginx-labels 1/1 Running 0 40m app=order,env=prod
nginx-labels-1 1/1 Running 0 9m42s env=debug
nginx-labels-2 1/1 Running 0 8m8s app=user,env=dev
app
-> [root@kube0.vm] [~] k get po --show-labels -l app
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
nginx-labels 1/1 Running 0 50m app=order,env=prod
nginx-labels-2 1/1 Running 0 18m app=user,env=dev
!app
-> [root@kube0.vm] [~] k get po --show-labels -l '!app'
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
nginx-labels-1 1/1 Running 0 20m env=debug
app=order
-> [root@kube0.vm] [~] k get po --show-labels -l app=order
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
nginx-labels 1/1 Running 0 77m app=order,env=prod
app!=order
-> [root@kube0.vm] [~] k get po --show-labels -l app!=order
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
nginx-labels-1 1/1 Running 0 46m env=debug
nginx-labels-2 1/1 Running 0 45m app=user,env=dev
env in (dev,prod)
-> [root@kube0.vm] [~] k get po --show-labels -l 'env in (dev,prod)'
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
nginx-labels 1/1 Running 0 78m app=order,env=prod
nginx-labels-2 1/1 Running 0 46m app=user,env=dev
env notin (prod)
-> [root@kube0.vm] [~] k get po --show-labels -l 'env notin (prod)'
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
nginx-labels-1 1/1 Running 0 48m env=debug
nginx-labels-2 1/1 Running 0 46m app=user,env=dev
使用标签选择器约束pod调度
其核心思想是，为工作节点（node）打上标签，比如地区、机房、CPU密集、IO密集等。然后在创建pod的描述文件时指定对应标签，调度器就会将pod调度到符合标签选择器规则的工作节点上。
现在假设一个场景：需要将新建的pod调度到IO密集的工作节点上。
给node打标签
-> [root@kube0.vm] [~] k label node kube1.vm io=true
node/kube1.vm labeled
-> [root@kube0.vm] [~] k get node -L io
NAME STATUS ROLES AGE VERSION IO
kube0.vm Ready master 19h v1.17.3
kube1.vm Ready <none> 19h v1.17.3 true
kube2.vm Ready <none> 19h v1.17.3
nginx-io.yaml
带有选择器的yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: nginx-io
spec:
nodeSelector: # 选择器
io: "true"
containers:
- image: nginx
name: nginx
创建pod，查看结果确实是运行在kube1.vm上。
-> [root@kube0.vm] [~] k create -f nginx-io.yaml
pod/nginx-io created
-> [root@kube0.vm] [~] k get pod -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nginx-io 1/1 Running 0 42s 10.244.1.7 kube1.vm <none> <none>
注解
注解也是键值对，与标签类似，但注解并不用于标识和选择对象。
注解主要为Pod和其他API对象添加说明，以便每个使用集群的人可以快速查找与对象有关的信息。
kubectl annotate
使用kubectl annotate为pod添加注解，同样修改已存在的注解需要指定--overwrite
-> [root@kube0.vm] [~] k annotate po nginx-io my.com/someannotation="123"
pod/nginx-io annotated
查看
-> [root@kube0.vm] [~] k describe po nginx-io
..........
Annotations: my.com/someannotation: 123
..........
命名空间
简单讲，命名空间为Pod等资源提供了作用域，在不同命名空间内的资源名称可以相同。
我们之前一致使用的是默认命名空间：default，之前的 nginx-xxx 这些pod都位于这个命名空间。
查看命名空间
-> [root@kube0.vm] [~] k get ns #ns是namespace缩写
NAME STATUS AGE
default Active 21h
kube-node-lease Active 21h
kube-public Active 21h
kube-system Active 21h
kubectl create namespace
使用kubectl create创建一个namespace，当然也可以写一个描述文件创建（麻烦了点）。
-> [root@kube0.vm] [~] k create ns test
namespace/test created
-> [root@kube0.vm] [~] k get ns -o wide
NAME STATUS AGE
........
test Active 94s
为资源指定命名空间
可以在描述文件的metadata下添加一个字段namespace: test，或者在命令行的时候指定kubectl create -f xxx.yaml -n test。
命名空间的误解
首先要明确的是：命名空间并不提供对正在运行的对象的任何隔离。
举个例子：两个pod并不会因为在不同的命名空间而无法进行网络通信，是否可以通信不取决于命名空间，而取决于网络解决方案。
kubectl delete
按名字删除pod
k delete po nginx-io
使用标签选择器删除
k delete po -l app
删除所有pod
k delete po --all
删除命名空间
k delete ns test
删除命名空间（几乎）所有资源
第一个 all 表示当前命名空间所有资源类型，第二个 --all 表示所有资源实例。
k delete all --all
小结
- 如何决定多个容器是否应该放在一个pod
- 通过提交描述文件创建API对象
- 使用标签组织API对象
- 通过标签选择器调度pod
- 命名空间使不同团队很方便的使用同一个集群
- 一些命令：create、get、delete、label、annotate、port-forward、describe、logs、explain
