k8s学习笔记5——Pod资源对象文件

一. 最基础的Pod资源对象文件

# vim myweb.yaml

---        　　　　　　　　　　# yaml文件起始标志
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:　　　　　　　　　　　# 特性描述specification
  name: myweb
spec:    
  containers:
  - name: webserver
    image: myos:nginx
status: {}    　　　　　　　　# 资源状态，运行后自动生成（一般不写这行）

• 资源文件参数使用 "." 分割层级结构关系，如下
• 一级，例如 .spec
• 二级，例如 .spec.containers
• 三级，例如 .spec.containers.name

# 查询帮助信息
kubectl explain Pod.spec.containers

 

二. Pod的资源清单

apiVersion: v1             #必选，版本号，例如v1
kind: Pod       　         #必选，资源类型，例如 Pod
metadata:       　         #必选，元数据
  name: string             #必选，Pod名称
annotations:               #选做，描述信息
  nginx: nginx
  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: 80    #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(上限)
        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(下限)
        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
      httpGet:             #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: <string>      #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

 

三. --dry-run 

kubectl的命令行的参数，用于模拟执行命令而不实际修改集群资源。该参数有以下3种模式

• none ：默认模式，命令正常执行并修改集群资源
• client ：仅打印对象配置，不发送请求到服务器
• server ：发送请求到服务器但不实际创建/修改资源

典型用途

1. 验证配置 ：通过 --dry-run=client 生成资源的yaml模版，避免手动编写错误
2. 安全检查 ：使用 --dry-run=server 测试命令对集群的影响，避免误操作
3. 学习参考 ：结合 -o yaml 输出参数的实际值，辅助理解命令执行结果

 

四. Pod自定义命令

• 创建Pod时，启动时要执行的自定义命令，若配置了自定义命令，那镜像中自带的默认命令就不再执行

[root@master ~]# vim myweb.yml
---                  
kind: Pod             
apiVersion: v1        
metadata:  # 属性信息，元数据，包括名字和其他标识符等。这些信息对于识别和管理Pod很有用
  name: myweb         
spec:                 # 资源的特性描述（规约），定义Pod具体行为的部分
  containers: 
  - name: webserver
    image: myos:nginx 
    command: ["/bin/bash"]
    args:
    - -c　　　　　　　　　　　　　　　　# 从字符串中读取命令
    - |　　　　　　　　　　　　　　　　 # 以下多行字符串保留原格式，脚本指令，注意缩进对齐
        while sleep 5;do
            echo "hello world"
        done

 

五. restartPolicy 保护策略

• Pod会根据策略决定容器结束后是否重启
• Always | Never | OnFailure

[root@master ~]# vim mycmd.yaml
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: mycmd
spec:
  restartPolicy: Never # 配置保护策略
  containers:
  - name: linux
    image: myos:8.5
    command: ["sleep"]
    args: ["30"]

 

六. terminationGracePeriodSeconds 宽限期策略

• 是k8s中的Pod生命周期策略之一，当容器运行完自己的任务后，会等待一段时间然后优雅退出
• 宽限期是为避免服务突然中断，造成事物不一致的问题
• 默认30s，不等待 0s

[root@master ~]# vim mycmd.yaml
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: mycmd
spec:
  terminationGracePeriodSeconds：0 # 设置宽限期
  restartPolicy: Never
  containers:
  - name: linux
    image: myos:8.5
    command: ["sleep"]
    args: ["30"]

 

七. activeDeadlineSeconds 策略

• 是k8s中的Pod生命周期策略之一
• 允许Pod运行的最大时长
• 若一个Pod的内部程序在运行时出现循环死锁，那么就会不停的重复执行，为避免循环死锁，该时间到后，强制关闭，并设置Error状态

[root@master ~]# vim mycmd.yaml
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: mycmd
spec:
  terminationGracePeriodSeconds: 0
  activeDeadlineSeconds: 60 # 可以执行的最大时长
  restartPolicy: Never
  containers:
  - name: linux
    image: myos:8.5
    command: ["sleep"]
    args: ["300"]

 

八. 多容器Pod

• 受影响的命令：[ log , exec , cp ]
• 需要以上命令后加 -c 容器名
• 注意：如果启动多容器，也根据提供的配置文件，没有明确指定每个容器的端口信息，那就需要在一个Pod中，每个容器需要使用不同的端口来避免冲突 

[root@master ~]# vim web2.yaml
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: web2
spec:
  containers:
  - name: httpd
    image: myos:httpd
    ports:
    - containerPort: 80 # 指定该容器端口80
  - name: nginx
    image: myos:nginx
    ports:
    - containerPort: 8080 # 指定该容器端口8080

 

九. Pod调度策略

• 什么是调度分配？
  • 在k8s中，调度是将Pod分配到合适的计算节点上，然后对应节点上的Kubelet运行这些pod
  • kube-scheduler是默认调度器，是集群的核心组件
• 调度器是如何工作的？
  • 调度器通过k8s的监测（Watch）机制来发现集群中尚未被调度到节点上的Pod。调度器依据调度原则将Pod分配到一个合适的节点上运行
• 调度流程 ——过滤和打分
  • 第一步过滤（筛选）
    • 首先要筛选出满足Pod所有的资源请求的节点，这里包含计算资源、内存、存储、网络、端口号等等，如果没有节点能满足Pod的需求，Pod将一直停留在Pending状态，直到调度器能够找到合适的节点运行它
  • 第二步打分（优选）
    • 在打分阶段，调度器会根据打分规则，为每一个课调度节点进行打分。选出其中得分最高的节点来运行Pod。如果存在多个得分最高的节点，调度器会从中随机选取一个
• 绑定
  • 确认了某个节点运行Pod之后，调度器将这个调度决定通知给kube-apiserver，这个过程叫做绑定

 

1）定向调度

• 基于节点名称的调度
• 在 spec下面,添加nodeName标签,让Pod运行在指定节点上面,若指标节点无法运行,它会一直等下去,显示pending

[root@master ~]# vim myhttp.yaml
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: myhttp
spec:
  nodeName: node-0001 # 基于节点名进行调度
  containers:
  - name: apache
    image: myos:httpd

 

2）标签调度

• Pod标签调度是指通过在Pod上设置标签（Label），将Pod调度到具有匹配标签的节点上,可以匹配到多个节点，也可以一个节点都匹配不到。
• Pod标签调度是通过在Pod配置文件中设置nodeSelector字段来实现的
• 查看筛选标签
  • 使用--show-labels查询标签

管理标签语法格式

• 设置标签
  • kubectl label 资源类型 [资源名称] =
• 删除标签
  • kubectl label 资源类型 [资源名称] -
• 查看标签
  • kubectl label 资源类型 [资源名称] --show-labels
• 使用标签选择
  • kubectl get 资源类型 [资源名称] -l

[root@master ~]# kubectl get pods --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
myhttp 1/1 Running 1 (3m18s ago) 15h <none>
 
[root@master ~]# kubectl get namespaces --show-labels
NAME STATUS AGE LABELS
default Active 6d17h kubernetes.io/metadata.name=default
kube-node-lease Active 6d17h kubernetes.io/metadata.name=kube-node-lease
kube-public Active 6d17h kubernetes.io/metadata.name=kube-public
kube-system Active 6d17h kubernetes.io/metadata.name=kube-system

# 使用标签过滤资源对象
[root@master ~]# kubectl get nodes -l kubernetes.io/hostname=master
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
master Ready control-plane 6d18h v1.26.0
 
# 添加标签
[root@master ~]# kubectl label pod myhttp app=apache
pod/myhttp labeled
[root@master ~]# kubectl get pods --show-labels
NAME   READY STATUS  RESTARTS    AGE LABELS
myhttp 1/1   Running 1 (39m ago) 15h app=apache
 
# 删除标签
[root@master ~]# kubectl label pod myhttp app-
pod/myhttp unlabeled
[root@master ~]# kubectl get pods --show-labels
NAME   READY STATUS  RESTARTS    AGE LABELS
myhttp 1/1   Running 1 (40m ago) 15h <none>

 

• 使用系统标签调度

[root@master ~]# kubectl get nodes node-0002 --show-labels
NAME STATUS ROLES AGE VERSION LABELS
node-0002 Ready <none> 5d22h v1.26.0
beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd6
4,kubernetes.io/hostname=node-0002,kubernetes.io/os=linux
 
[root@master ~]# vim myhttp.yaml
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: myhttp
  labels:
    app: apache
spec:
  nodeSelector:         # 基于节点标签进行调度
    kubernetes.io/hostname: node-0002  # 标签
  containers:
  - name: apache
    image: myos:httpd
    
[root@master ~]# kubectl apply -f myhttp.yaml
pod/myhttp created
 
[root@master ~]# kubectl get pods -l app=apache -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE
myhttp 1/1 Running 0 23s 10.244.147.7 node-0002

 

十. Pod资源管理

• 是K8s中用于限制和约束集群中各个命名空间或项目使用资源的方式,避免资源争用和浪费
• Pod资源配额可以限制命名空间或项目中Pod使用的CPU、内存、存储等资源的数量
• 设置resources字段,来实现资源管理

CPU资源类型

• CPU资源的约束和请求以豪核（m）为单位。在k8s中1m是最小的调度单元，CPU的一个核心可以看作1000m
• 如果你有2颗cpu，且每CPU为4核心，那么你的CPU资源总量就是8000

1）内存资源配额

[root@master ~]# vim minpod.yaml
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: minpod
spec:
  nodeSelector:                     # 配置Pod调度节点
  kubernetes.io/hostname: node-0003 # 在node-0003节点创建
  terminationGracePeriodSeconds: 0
  containers:
  - name: linux
    image: myos:8.5
    command: ["awk","BEGIN{while(1){}}"]
    resources:                      # 资源策略
      requests:                     # 配额策略
        memory: 1100Mi              # 内存配额

2）计算资源配额

[root@master ~]# vim minpod.yaml
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: minpod
spec:
  terminationGracePeriodSeconds: 0
  nodeSelector:
  kubernetes.io/hostname: node-0003
  containers:
  - name: linux
    image: myos:8.5
  command: ["awk","BEGIN{while(1){}}"]
  resources:    # 资源策略
    requests:   # 配额策略
      cpu: 800m # cpu配额,计算资源配额

3）综合资源配额

• 同时设置CPU和内存配额时，资源必须满足全部需求

[root@master ~]# vim minpod.yaml
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: minpod
spec:
  terminationGracePeriodSeconds: 0
  nodeSelector:
  kubernetes.io/hostname: node-0003
  containers:
  - name: linux
    image: myos:8.5
  command: ["awk","BEGIN{while(1){}}"]
  resources:
    requests:
      cpu: 800m      # 计算资源配额
      memory: 1100Mi # 内存资源配额

4）内存 CPU 限额

# 创建限额资源对象文件
[root@master ~]# vim maxpod.yaml
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: maxpod
spec:
  terminationGracePeriodSeconds: 0
  containers:
  - name: linux
    image: myos:8.5
  command: ["awk","BEGIN{while(1){}}"]
  resources:
    limits:
      cpu: 800m       # 计算资源配额
      memory: 2000Mi  # 内存资源配额
 
[root@master ~]# kubectl apply -f maxpod.yaml
pod/maxpod created

 

十一. 全局资源管理

• 如果有大量的容器需要设置资源配额，为每个Pod设置资源配额策略不方便且不好管理。管理员可以以名称空间为单位（namespace），限制其资源的使用与创建。在该名称空间中创建的容器都会受到规则的限制。
• k8s 支持的全局资源配额方式有：
  • 对单个Pod内存、CPU进行配额：LimitRange
  • 对资源总量进行配额：ResourceQuota

1) LimitRange

# 创建名称空间
[root@master ~]# kubectl create namespace work
namespace/work created
 
# 设置默认配额
[root@master ~]# vim limit.yaml
---
apiVersion: v1
kind: LimitRange
metadata:
  name: mylimit      # 策略名称
  namespace: work    # 规则生效的名称空间
spec:
  limits: # 全局规则
  - type: Container  # 资源类型
    default:         # 对没有限制策略的容器添加规则
      cpu: 300m      # 计算资源限额
      memory: 500Mi  # 内存资源限额
  defaultRequest:
    cpu: 8m          # 计算资源配额
    memory: 8Mi      # 内存资源配额
 
[root@master ~]# kubectl -n work apply -f limit.yaml
limitrange/mylimit created

2) ResourceQuota

[root@master ~]# vim quota.yaml
---
apiVersion: v1
kind: ResourceQuota           # 全局资源限额对象
metadata:
  name: myquota               # 规则名称
  namespace: work             # 规则作用的名称空间
spec:                         # ResourceQuota.spec定义
  hard:                       # 创建强制规则
    requests.cpu: 1000m       # 计算资源配额总数
    requests.memory: 2000Mi   # 内存资源配额总数
    limits.cpu: 5000m         # 计算资源限额总数
    limits.memory: 8Gi        # 内存资源限额总数
    pods: 3                   # 限制创建资源对象总量
 
[root@master ~]# kubectl -n work apply -f quota.yaml
resourcequota/myquota created