Pod详解
Pod介绍
Pod结构
每个Pod中都可以包含一个或者多个容器，这些容器可以分为两类：
-
用户程序所在的容器，数量可多可少
-
Pause容器，这是每个Pod都会有的一个根容器，它的作用有两个：
-
可以以它为依据，评估整个Pod的健康状态
-
可以在根容器上设置Ip地址，其它容器都此Ip（Pod IP），以实现Pod内部的网路通信
-
这里是Pod内部的通讯，Pod的之间的通讯采用虚拟二层网络技术来实现，我们当前环境用的是Flannel
Pod定义
下面是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
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
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
explain查看每种资源的可配置项
# 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
[root@k8s-master-01 ~]# kubectl explain pod
KIND: Pod
VERSION: v1
FIELDS:
apiVersion <string>
kind <string>
metadata <Object>
spec <Object>
status <Object>
# kubectl explain 资源类型.属性 查看属性的子属性
[root@k8s-master-01 ~]# kubectl explain pod.metadata
KIND: Pod
VERSION: v1
RESOURCE: metadata <Object>
FIELDS:
annotations <map[string]string>
clusterName <string>
creationTimestamp <string>
deletionTimestamp <string>
finalizers <[]string>
generateName <string>
generation <integer>
labels <map[string]string>
managedFields <[]Object>
name <string>
namespace <string>
ownerReferences <[]Object>
resourceVersion <string>
selfLink <string>
uid <string>
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 <string> 版本，由kubernetes内部定义，版本号必须可以用 kubectl api-versions 查询到
kind <string> 类型，由kubernetes内部定义，版本号必须可以用 kubectl api-resources 查询到
metadata <Object> 元数据，主要是资源标识和说明，常用的有name、namespace、labels等
spec <Object> 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 <Object> 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 <String> 根据nodeName的值将pod调度到指定的Node节点上
nodeSelector <map[]> 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 <boolean> 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 <string> 重启策略，表示Pod在遇到故障的时候的处理策略
Pod配置
本小节主要来研究 pod.spec.containers 属性，这也是pod配置中最为关键的一项配置
[root@k8s-master-01 ~]# kubectl explain pod.spec.containers
KIND: Pod
VERSION: v1
RESOURCE: containers <[]Object> # 数组，代表可以有多个容器
FIELDS:
name <string> 容器名称
image <string> 容器需要的镜像地址
imagePullPolicy <string> 镜像拉取策略
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> 容器的启动命令需要的参数列表
env <[]Object> 容器环境变量的配置
ports <[]Object> 容器需要暴露的端口号列表
resources <Object> 资源限制和资源请求的设置
基本配置
创建pod-base.yaml文件，内容如下：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-base
namespace: dev
labels:
user: nana
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx1.17.1
- name: busybox
image: busybox:1.30
上面定义了一个比较简单Pod的配置，里面有两个容器：
-
nginx：用1.17.1版本的nginx镜像创建，（nginx是一个轻量级web容器）
-
busybox：用1.30版本的busybox镜像创建，（busybox是一个小巧的linux命令集合）
# 创建Pod
[root@k8s-master-01 ~]# kubectl apply -f pod-base.yaml
pod/pod-base created
# 查看Pod状况
# READY 1/2 : 表示当前Pod中有2个容器，其中1个准备就绪，1个未就绪
# RESTARTS : 重启次数，因为有1个容器故障了，Pod一直在重启试图恢复它
[root@k8s-master-01 ~]# kubectl get pod -n dev
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod-base 1/2 CrashLoopBackOff 5 9m35s
# 可以通过describe查看内部的详情
# 此时已经运行起来了一个基本的Pod，虽然它暂时有问题
[root@k8s-master-01 ~]# kubectl describe pod pod-base -n dev
镜像拉取
创建 pod-imagepullpolicy.yaml 文件，内容如下：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-imagepullpolicy
namespace: dev
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx
imagePullPolicy: Always # 用于设置镜像拉取策略
- name: busybox
image: busybox:1.30
imagePullPolicy，用于设置镜像拉取策略，kubernetes支持配置三种拉取策略：
-
Always：总是从远程仓库拉取镜像（一直远程下载）
-
IfNotPresent：本地有则使用本地镜像，本地没有则从远程仓库拉取镜像（本地有就本地 本地没远程下载）
-
Never：只使用本地镜像，从不去远程仓库拉取，本地没有就报错 （一直使用本地）
默认值说明：
-
如果镜像tag为具体版本号， 默认策略是：IfNotPresent
-
如果镜像tag为：latest（最终版本） ，默认策略是always
# 创建Pod
[root@k8s-master-01 ~]# kubectl create -f pod-imagepullpolicy.yaml
pod/pod-imagepullpolicy created
# 查看Pod详情
# 此时明显可以看到nginx镜像有一步Pulling image "nginx:1.17.1"的过程
[root@k8s-master-01 ~]# kubectl describe -f pod-imagepullpolicy.yaml
...
Events:
Type Reason Age From Message
---- ------ ---- ---- -------
Normal Scheduled 105s default-scheduler Successfully assigned dev/pod-imagepullpolicy to k8s-node-02
Normal Pulling 104s kubelet Pulling image "nginx:1.17.2"
Normal Pulled 73s kubelet Successfully pulled image "nginx:1.17.2" in 31.354177253s
Normal Created 72s kubelet Created container nginx
Normal Started 72s kubelet Started container nginx
Normal Pulled 31s (x4 over 72s) kubelet Container image "busybox:1.30" already present on machine
Normal Created 31s (x4 over 72s) kubelet Created container busybox
Normal Started 31s (x4 over 72s) kubelet Started container busybox
Warning BackOff 6s (x7 over 70s) kubelet Back-off restarting failed container
启动命令
在前面的案例中，一直有一个问题没有解决，就是的busybox容器一直没有成功运行，那么到底是什么原因导致这个容器的故障呢？
原来busybox并不是一个程序，而是类似于一个工具类的集合，kubernetes集群启动管理后，它会自动关闭。解决方法就是让其一直在运行，这就用到了command配置。
创建pod-command.yaml文件，内容如下：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-command
namespace: dev
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.17.2
- name: busybox
image: busybox:1.30
# "/bin/sh","-c", 使用sh执行命令
command: ["/bin/sh","-c","touch /tmp/hello.txt;while true;do /bin/echo $(date +%T) >> /tmp/hello.txt;sleep 3;done;" ]
command，用于在pod中的容器初始化完毕之后运行一个命令。
# 创建Pod
[root@k8s-master-01 ~]# kubectl apply -f pod-command.yaml
pod/pod-command created
# 查看Pod状态
[root@k8s-master-01 ~]# kubectl get -f pod-command.yaml
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod-command 2/2 Running 0 7s
# 进入pod中的busybox容器，查看文件内容
# 补充一个命令(进入容器内部): kubectl exec pod名称 -n 命名空间 -it -c 容器名称 /bin/sh
# 使用这个命令就可以进入某个容器的内部，然后进行相关操作了
# 比如，可以查看txt文件的内容
[root@k8s-master-01 ~]# kubectl exec pod-command -n dev -it -c busybox /bin/sh
/ # tail -f /tmp/hello.txt
07:04:07
07:04:10
环境变量
创建pod-env.yaml文件，内容如下：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-env
namespace: dev
spec:
containers:
- name: busybox
image: busybox:1.30
command: ["/bin/sh","-c","while true;do /bin/echo $(date +%T);sleep 60; done;"]
env: # 设置环境变量列表
- name: "username"
value: "admin"
- name: "password"
value: "123"
env，环境变量，用于在pod中的容器设置环境变量。
# 创建Pod
[root@k8s-master-01 ~]# kubectl create -f pod-env.yaml
pod/pod-env created
# 进入容器，输出环境变量
[root@k8s-master-01 ~]# kubectl exec -it pod-env -n dev busybox -it /bin/sh
kubectl exec [POD] [COMMAND] is DEPRECATED and will be removed in a future version. Use kubectl exec [POD] -- [COMMAND] instead.
/ # echo $username
admin
/ # echo $password
123
这种方式不是很推荐，推荐将这些配置单独存储在配置文件中，这种方式将在后面介绍。
端口设置
本小节来介绍容器的端口设置，也就是containers的ports选项pod.spec.containers.ports 。
[root@k8s-m-01 ~]# kubectl explain pod.spec.containers.ports
KIND: Pod
VERSION: v1
RESOURCE: ports <[]Object>
FIELDS:
name <string> # 端口名称，如果指定，必须保证name在pod中是唯一的
containerPort<integer> # 容器要监听的端口(0<x<65536)
hostPort <integer> # 容器要在主机上公开的端口，如果设置，主机上只能运行容器的一个副本(一般省略)
hostIP <string> # 要将外部端口绑定到的主机IP(一般省略)
protocol <string> # 端口协议。必须是UDP、TCP或SCTP。默认为“TCP”。
编写一个测试案例，创建pod-ports.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-ports
namespace: dev
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.17.2
ports: # 设置容器暴露的端口列表
- name: nginx-port
containerPort: 80
protocol: TCP
containerPort，容器要监听的端口( 0 < x < 65536 )
# 创建Pod
[root@k8s-master-01 ~]# kubectl create -f pod-ports.yaml
pod/pod-ports created
# 查看pod
# 在下面可以明显看到配置信息
[root@k8s-master-01 ~]# kubectl get pod pod-ports -n dev -o yaml
...
spec:
containers:
- image: nginx:1.17.2
imagePullPolicy: IfNotPresent
name: nginx
ports:
- containerPort: 80
name: nginx-port
protocol: TCP
...
访问容器中的程序需要使用的是podIp:containerPort
# 查看ip
[root@k8s-master-01 ~]# kubectl get pod pod-ports -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
pod-ports 1/1 Running 0 10m 10.244.1.7 k8s-node-01 <none> <none>
# 在本地访问Nginx
[root@k8s-master-01 ~]# curl 10.244.1.7
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
...
资源配额
容器中的程序要运行，肯定是要占用一定资源的，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资源，导致其它容器无法运行。
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，他有两个子选项：
limits: 用于限制运行时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
可以通过上面两个选项设置资源的上下限。
创建pod-resources.yaml文件，内容如下：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-resources
namespace: dev
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.17.2
resources: # 资源配额
limits: # 限制资源(上限)
cpu: "2" # cpu限制，单位是core(核心)数
memory: "10Gi" # 内存限制
requests: # 请求资源(下限)
cpu: "1" # cpu限制，单位是core(核心)数
memory: "10Mi" # 内存限制
在这对cpu和memory的单位做一个说明：
- cpu：core数，可以为整数或小数
- memory： 内存大小，可以使用Gi、Mi、G、M等形式
# 运行Pod
[root@k8s-master-01 ~]# kubectl create -f pod-resources.yaml
pod/pod-resources created
# 查看发现pod运行正常
[root@k8s-master-01 ~]# kubectl get pod pod-resources -n dev
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod-resources 1/1 Running 0 13s
# 接下来，停止Pod
[root@k8s-master-01 ~]# kubectl delete -f pod-resources.yaml
pod "pod-resources" deleted
# 编辑pod，修改resources.requests.memory的值为10Gi
[root@k8s-master-01 ~]# vim pod-resources.yaml
# 编辑pod，修改resources.requests.memory的值为10Gi
[root@k8s-master-01 ~]# kubectl create -f pod-resources.yaml
pod/pod-resources created
# 查看Pod状态，发现Pod启动失败
[root@k8s-master-01 ~]# kubectl get pod pod-resources -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
pod-resources 0/1 Pending 0 28s <none> <none> <none> <none>
# 查看pod详情会发现，如下提示
[root@k8s-master-01 ~]# kubectl describe pod pod-resources -n dev
...
Events:
Type Reason Age From Message
---- ------ ---- ---- -------
Warning FailedScheduling 46s (x2 over 48s) default-scheduler 0/3 nodes are available: 1 node(s) had taint {node-role.kubernetes.io/master: }, that the pod didn't tolerate, 2 Insufficient memory.
# 提示内存不足
Pod生命周期
我们一般将pod对象从创建至终的这段时间范围称为pod的生命周期，它主要包含下面的过程：
- pod创建过程
- 运行初始化容器（init container）过程
- 运行主容器（main container）
-
- 容器启动后钩子（post start）、容器终止前钩子（pre stop）
-
- 容器的存活性探测（liveness probe）、就绪性探测（readiness probe）
- pod终止过程
在整个生命周期中，Pod会出现5种状态（相位），分别如下：
- 挂起（Pending）：apiserver已经创建了pod资源对象，但它尚未被调度完成或者仍处于下载镜像的过程中
- 运行中（Running）：pod已经被调度至某节点，并且所有容器都已经被kubelet创建完成
- 成功（Succeeded）：pod中的所有容器都已经成功终止并且不会被重启
- 失败（Failed）：所有容器都已经终止，但至少有一个容器终止失败，即容器返回了非0值的退出状态
- 未知（Unknown）：apiserver无法正常获取到pod对象的状态信息，通常由网络通信失败所导致
创建和终止
pod的创建过程
- 用户通过kubectl或其他api客户端提交需要创建的pod信息给apiServer
- 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
- 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
- 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
- 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
- apiServer将接收到的pod状态信息存入etcd中
watch机制: Scheduler、etcd、Controller-manager、kubelete 这些 kubernetes 集群组件默认都监听在Apiserver(应用程序编程接口服务)上
pod的终止过程
- 用户向apiServer发送删除pod对象的命令
- 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
- 将pod标记为terminating状态
- kubelet在监控到pod对象转为terminating状态的同时启动pod关闭过程
- 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
- 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
- pod对象中的容器进程收到停止信号
- 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
- 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
接下来做一个案例，模拟下面这个需求：
假设要以主容器来运行nginx，但是要求在运行nginx之前先要能够连接上mysql和redis所在服务器
为了简化测试，事先规定好mysql(192.168.109.201)和redis(192.168.109.202)服务器的地址
创建pod-initcontainer.yaml文件，内容如下：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: myapp-pod
labels:
app: myapp
spec:
containers:
- name: myapp-container
image: busybox
command: ['sh', '-c', 'echo The app is running! && sleep 3600']
initContainers: # 初始化容器
- name: init-myservice
image: busybox
command: ['sh', '-c', 'until nslookup myservice; do echo waiting for myservice; sleep 2; done;']
- name: init-mydb
image: busybox
command: ['sh', '-c', 'until nslookup mydb; do echo waiting for mydb; sleep 2; done;']
创建service.yaml文件，内容如下：
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
name: myservice
spec:
ports:
- protocol: TCP
port: 80
targetPort: 9376
---
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
name: mydb
spec:
ports:
- protocol: TCP
port: 80
targetPort: 9377
# 创建pod
[root@k8s-master ~]# kubectl create -f pod-initcontainer.yaml
pod/pod-initcontainer created
# 查看pod
[root@k8s-master ~]# kubectl get -f pod-initcontainer.yaml
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
myapp-pod 0/1 Init:0/2 0 6m7s
# 查看pod状态
# 发现pod卡在启动第一个初始化容器过程中，后面的容器不会运行
[root@k8s-master ~]# kubectl describe -f pod-initcontainer.yaml
...
Events:
Type Reason Age From Message
---- ------ ---- ---- -------
Normal Scheduled 36s default-scheduler Successfully assigned default/myapp-pod to k8s-node-02
Normal Pulling 36s kubelet Pulling image "busybox"
Normal Pulled 2s kubelet Successfully pulled image "busybox" in 33.757606183s
Normal Created 2s kubelet Created container init-myservice
Normal Started 2s kubelet Started container init-myservice
# 创建myservice与mydb服务,再确认pod状态
[root@k8s-master ~]# kubectl create -f service.yaml
service/myservice created
service/mydb created
# pod状态显示为running,表明两个初始化容器已经成功结束。
[root@k8s-master ~]# kubectl get -f pod-initcontainer.yaml -w
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
myapp-pod 0/1 Init:0/2 0 9m33s
myapp-pod 0/1 Init:1/2 0 10m
myapp-pod 0/1 Init:1/2 0 10m
myapp-pod 0/1 PodInitializing 0 10m
myapp-pod 1/1 Running 0 10m
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http请求
...
lifecycle:
postStart:
httpGet:
path: / # URI地址
port: 80 # 端口号
host: 192.168.109.100 # 主机地址
scheme: HTTP # 支持的协议，http或者https
...
接下来，以exec方式为例，演示下钩子函数的使用
创建 pod-hook-exec.yaml文件
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-hook-exec
namespace: dev
spec:
containers:
- name: main-container
image: nginx:1.17.2
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" ]
创建pod，观察效果
# 创建pod
[root@k8s-master ~]# kubectl create -f pod-hook-exec.yaml
pod/pod-hook-exec created
# 查看pod
[root@k8s-master ~]# kubectl get pods pod-hook-exec -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
pod-hook-exec 1/1 Running 0 32s 10.244.1.2 k8s-node-01 <none> <none>
# 访问pod
[root@k8s-master ~]# curl 10.244.1.2
postStart...
容器探测
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
存活性探针和就绪性探针的差别：
- 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
...
lifecycle:
postStart:
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
...
lifecycle:
postStart:
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
...
lifecycle:
postStart:
httpGet:
path: / # URI地址
port: 80 # 端口号
host: 192.168.109.100 # 主机地址
scheme: HTTP # 支持的协议，http或者https
...
下面以livenessProbes为例，做几个演示：
方式一：Exec
创建 pod-liveness-exec.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-liveness-exec
namespace: dev
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.17.2
ports:
- name: nginx-port
containerPort: 80
livenessProbe:
exec:
command: ["/bin/cat","/tmp/hello.txt"]
创建pod，观察效果
# 创建Pod
[root@k8s-master ~]# kubectl create -f pod-liveness-exec.yaml
pod/pod-liveness-exec created
# 查看Pod详情
[root@k8s-master ~]# kubectl describe -f pod-liveness-exec.yaml
...
Events:
Type Reason Age From Message
---- ------ ---- ---- -------
Normal Scheduled 2m47s default-scheduler Successfully assigned dev/pod-liveness-exec to k8s-node-02
Normal Pulling 70s (x2 over 2m47s) kubelet Pulling image "nginx:1.17.2"
Normal Pulled 23s kubelet Successfully pulled image "nginx:1.17.2" in 47.341599402s
Normal Created 23s kubelet Created container nginx
Normal Started 23s kubelet Started container nginx
Warning Unhealthy 8s (x2 over 18s) kubelet Liveness probe failed: /bin/cat: /tmp/hello.txt: No such file or directory
# 观察上面的信息就会发现nginx容器启动之后就进行了健康检查
# 检查失败之后，容器被kill掉，然后尝试进行重启（这是重启策略的作用，后面讲解）
# 稍等一会之后，再观察pod信息，就可以看到RESTARTS不再是0，而是一直增长
[root@k8s-master-01 ~]# kubectl get pods pod-liveness-exec -n dev
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod-liveness-exec 1/1 Running 2 3m33s
# 当然接下来，可以修改成一个存在的文件，比如/etc/hosts，再试，结果就正常了......
方式二：TCPSocket
创建 pod-liveness-tcpsocket.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-liveness-tcpsocket
namespace: dev
spec:
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
创建pod，观察效果
# 创建Pod
[root@k8s-master ~]# kubectl delete -f pod-liveness-tcpsocket.yaml
pod "pod-liveness-tcpsocket" deleted
# 查看Pod详情
[root@k8s-master ~]# kubectl describe pods pod-liveness-tcpsocket -n dev
...
Events:
Type Reason Age From Message
---- ------ ---- ---- -------
Normal Scheduled 61s default-scheduler Successfully assigned dev/pod-liveness-tcpsocket to k8s-node-02
Normal Pulled 2s (x3 over 61s) kubelet Container image "nginx:1.17.2" already present on machine
Normal Created 2s (x3 over 61s) kubelet Created container nginx
Normal Started 2s (x3 over 61s) kubelet Started container nginx
Warning Unhealthy 2s (x6 over 52s) kubelet Liveness probe failed: dial tcp 10.244.2.5:8080: connect: connection refused
# 观察上面的信息，发现尝试访问8080端口,但是失败了
# 稍等一会之后，再观察pod信息，就可以看到RESTARTS不再是0，而是一直增长
[root@k8s-master ~]# kubectl get pods pod-liveness-tcpsocket -n dev
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod-liveness-tcpsocket 0/1 CrashLoopBackOff 4 2m34s
# 当然接下来，可以修改成一个可以访问的端口，比如80，再试，结果就正常了......
方式三：HTTPGet
创建 pod-liveness-httpget.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-liveness-httpget
namespace: dev
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.17.2
ports:
- name: nginx-port
containerPort: 80
livenessProbe:
httpGet: # 其实就是访问http://127.0.0.1:80/hello
scheme: HTTP #支持的协议，http或者https
port: 80 #端口号
path: /hello #URI地址
创建pod，观察效果
# 创建Pod
[root@k8s-master ~]# kubectl create -f pod-liveness-httpget.yaml
pod/pod-liveness-httpget created
# 查看Pod详情
[root@k8s-master ~]# kubectl describe pod pod-liveness-httpget -n dev
...
Events:
Type Reason Age From Message
---- ------ ---- ---- -------
Normal Scheduled 31s default-scheduler Successfully assigned dev/pod-liveness-httpget to k8s-node-01
Normal Pulled 2s (x2 over 31s) kubelet Container image "nginx:1.17.2" already present on machine
Normal Created 2s (x2 over 30s) kubelet Created container nginx
Normal Started 2s (x2 over 30s) kubelet Started container nginx
Warning Unhealthy 2s (x3 over 22s) kubelet Liveness probe failed: HTTP probe failed with statuscode: 404
Normal Killing 2s kubelet Container nginx failed liveness probe, will be restarted
# 观察上面信息，尝试访问路径，但是未找到,出现404错误
# 稍等一会之后，再观察pod信息，就可以看到RESTARTS不再是0，而是一直增长
[root@k8s-master ~]# kubectl get pod pod-liveness-httpget -n dev
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod-liveness-httpget 1/1 Running 5 3m30s
# 当然接下来，可以修改成一个可以访问的路径path，比如/，再试，结果就正常了......
livenessProbe其他配置
至此，已经使用livenessProbe演示了三种探测方式，但是查看livenessProbe的子属性，会发现除了这三种方式，还有一些其他的配置，在这里一并解释下：
[root@k8s-master ~]# kubectl explain pod.spec.containers.livenessProbe
FIELDS:
exec <Object>
tcpSocket <Object>
httpGet <Object>
initialDelaySeconds <integer> # 容器启动后等待多少秒执行第一次探测
timeoutSeconds <integer> # 探测超时时间。默认1秒，最小1秒
periodSeconds <integer> # 执行探测的频率。默认是10秒，最小1秒
failureThreshold <integer> # 连续探测失败多少次才被认定为失败。默认是3。最小值是1
successThreshold <integer> # 连续探测成功多少次才被认定为成功。默认是1
下面稍微配置两个，演示下效果即可：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-liveness-httpget
namespace: dev
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.17.1
ports:
- name: nginx-port
containerPort: 80
livenessProbe:
httpGet:
scheme: HTTP
port: 80
path: /
initialDelaySeconds: 30 # 容器启动后30s开始探测
timeoutSeconds: 5 # 探测超时时间为5s
# 创建Pod
[root@k8s-master ~]# kubectl create -f pod-liveness-httpget.yaml
pod/pod-liveness-tcpsocket created
# 查看Pod详情
[root@k8s-master ~]# kubectl describe -f pod-liveness-httpget.yaml
...
Containers:
nginx:
Container ID: docker://3ac50b5ad46c7b2c89e394cd48f54482017d9f111dc3a49da2168e5ec622beae
Image: nginx:1.17.2
Image ID: docker-pullable://nginx@sha256:5411d8897c3da841a1f45f895b43ad4526eb62d3393c3287124a56be49962d41
Port: 80/TCP
Host Port: 0/TCP
State: Running
Started: Sun, 08 Aug 2021 01:34:06 +0800
Ready: True
Restart Count: 0
Liveness: tcp-socket :80 delay=30s timeout=5s period=10s #success=1 #failure=3
Environment: <none>
Mounts:
/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from kube-api-access-k9zh5 (ro)
重启策略
在上一节中，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。
创建pod-restartpolicy.yaml：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-restartpolicy
namespace: dev
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.17.2
ports:
- name: nginx-port
containerPort: 80
livenessProbe:
httpGet:
scheme: HTTP
port: 80
path: /hello
restartPolicy: Never # 设置重启策略为Never
运行Pod测试
# 创建Pod
[root@k8s-master ~]# kubectl create -f pod-restartpolicy.yaml
pod/pod-restartpolicy created
# 查看Pod详情，发现nginx容器失败
[root@k8s-master ~]# kubectl describe pods pod-restartpolicy -n dev
...
Events:
Type Reason Age From Message
---- ------ ---- ---- -------
Normal Scheduled 63s default-scheduler Successfully assigned dev/pod-restartpolicy to k8s-node-01
Normal Pulled 63s kubelet Container image "nginx:1.17.2" already present on machine
Normal Created 63s kubelet Created container nginx
Normal Started 63s kubelet Started container nginx
Warning Unhealthy 34s (x3 over 54s) kubelet Liveness probe failed: HTTP probe failed with statuscode: 404
Normal Killing 34s kubelet Stopping container nginx
# 多等一会，再观察pod的重启次数，发现一直是0，并未重启
[root@k8s-master ~]# kubectl get pods pod-restartpolicy -n dev
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod-restartpolicy 0/1 Completed 0 4m14s
Pod调度
在默认情况下，一个Pod在哪个Node节点上运行，默认是由Scheduler组件采用相应的算法计算出来的，这个过程是不受人工控制的。但是在实际使用中，这并不满足的需求，因为很多情况下，我们想控制某些Pod到达某些节点上，那么应该怎么做呢？这就要求了解kubernetes对Pod的调度规则，kubernetes提供了四大类调度方式：
-
自动调度：运行在哪个节点上完全由Scheduler经过一系列的算法计算得出
-
定向调度：NodeName、NodeSelector
-
亲和性调度：NodeAffinity、PodAffinity、PodAntiAffinity
-
污点（容忍）调度：Taints、Toleration
定向调度
定向调度，指的是利用在pod上声明nodeName或者nodeSelector，以此将Pod调度到期望的node节点上。
注意，这里的调度是强制的，这就意味着即使要调度的目标Node不存在，也会向上面进行调度，只不过pod运行失败而已。
NodeName
- NodeName用于强制约束将Pod调度到指定的Name的Node节点上。这种方式，其实是直接跳过Scheduler的调度逻辑，直接将Pod调度到指定名称的节点。
创建一个pod-nodename.yaml文件
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-nodename
namespace: dev
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.17.2
nodeName: k8s-node-01 # 指定调度到k8s-node-01节点上
创建pod，观察效果
# 创建Pod
[root@k8s-master ~]# kubectl create -f pod-nodename.yaml
pod/pod-nodename created
# 查看Pod调度到NODE属性，确实是调度到了k8s-node-01节点上
[root@k8s-master ~]# kubectl get pods pod-nodename -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
pod-nodename 1/1 Running 0 5s 10.244.1.2 k8s-node-01 <none> <none>
# 接下来，删除pod，修改nodeName的值为k8s-node-03（并没有k8s-node-01节点）
[root@k8s-master ~]# kubectl delete -f pod-nodename.yaml
pod "pod-nodename" deleted
[root@k8s-master ~]# vim pod-nodename.yaml
[root@k8s-master ~]# kubectl create -f pod-nodename.yaml
pod/pod-nodename created
# 再次查看，发现已经向Node3节点调度，但是由于不存在k8s-node-03节点，所以pod无法正常运行
[root@k8s-master ~]# kubectl get pods pod-nodename -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
pod-nodename 0/1 Pending 0 8s <none> k8s-node-03 <none> <none>
NodeSelector
- NodeSelector用于将pod调度到添加了指定标签的node节点上。它是通过kubernetes的label-selector机制实现的，也就是说，在pod创建之前，会由scheduler使用MatchNodeSelector调度策略进行label匹配，找出目标node，然后将pod调度到目标节点，该匹配规则是强制约束。
首先分别为node节点添加标签
[root@k8s-master ~]# kubectl label nodes k8s-node-01 nodeenv=pro
node/k8s-node-01 labeled
[root@k8s-master ~]# kubectl label nodes k8s-node-02 nodeenv=test
node/k8s-node-02 labeled
创建一个pod-nodeselector.yaml文件
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-nodeselector
namespace: dev
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.17.2
nodeSelector:
nodeenv: pro # 指定调度到具有nodeenv=pro标签的节点上
创建pod，观察效果
# 创建Pod
[root@k8s-master ~]# kubectl create -f pod-nodeselector.yaml
pod/pod-nodeselector created
# 查看Pod调度到NODE属性，确实是调度到了node1节点上
[root@k8s-master ~]# kubectl get pods pod-nodeselector -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
pod-nodeselector 1/1 Running 0 6s 10.244.1.2 k8s-node-01 <none> <none>
# 接下来，删除pod，修改nodeSelector的值为nodeenv: xxxx（不存在打有此标签的节点）
[root@k8s-master ~]# kubectl delete -f pod-nodeselector.yaml
pod "pod-nodeselector" deleted
# 接下来，删除pod，修改nodeSelector的值为nodeenv: xxx（不存在打有此标签的节点）
[root@k8s-master ~]# kubectl delete -f pod-nodeselector.yaml
pod "pod-nodeselector" deleted
[root@k8s-master ~]# vim pod-nodeselector.yaml
[root@k8s-master ~]# kubectl create -f pod-nodeselector.yaml
pod/pod-nodeselector created
#再次查看，发现pod无法正常运行,Node的值为none
[root@k8s-master ~]# kubectl get pods -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
pod-nodeselector 0/1 Pending 0 5s <none> <none> <none> <none>
# 查看详情,发现node selector匹配失败的提示
[root@k8s-master ~]# kubectl describe pods pod-nodeselector -n dev
...
Events:
Type Reason Age From Message
---- ------ ---- ---- -------
Warning FailedScheduling 21s (x2 over 22s) default-scheduler 0/3 nodes are available: 1 node(s) had taint {node-role.kubernetes.io/master: }, that the pod didn't tolerate, 2 node(s) didn't match Pod's node affinity/selector.
亲和性调度
在默认情况下，一个Pod在哪个Node节点上运行，是由Scheduler组件采用相应的算法计算出来的，这个过程是不受人工控制的。
在实际使用中，想控制某些Pod到达某些节点上
kubernetes提供了四大类调度方式：
-
自动调度：运行在哪个节点上完全由Scheduler（调度器）经过一系列的算法计算得出
-
定向调度：NodeName、NodeSelector（用节点选择器通过标签来选择需要到那些有标签的节点上运行）
-
亲和性调度：NodeAffinity（我期望在哪个节点上运行，那个节点不能跑选次一级）、PodAffinity（期望和另外一个pod在同一节点上运行）、PodAntiAffinity（不期望在哪个节点上运行）
-
污点（容忍）调度：Taints（打污点）、Toleration（容忍）
[root@k8s-master ~]# kubectl describe node k8s-master
Taints: node-role.kubernetes.io/control-plane:NoSchedule
定向调度
- 定向调度，指的是利用在pod上声明nodeName或者nodeSelector，以此将Pod调度到期望的node节点上。
- 注意，这里的调度是强制的，这就意味着即使要调度的目标Node不存在，也会向上面进行调度，只不过pod运行失败而已。
NodeAffinity
首先来看一下 NodeAffinity 的可配置项：
pod.spec.affinity.nodeAffinity
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution Node节点必须满足指定的所有规则才可以，相当于硬限制
nodeSelectorTerms 节点选择列表
matchFields 按节点字段列出的节点选择器要求列表
matchExpressions 按节点标签列出的节点选择器要求列表(推荐)
key 键
values 值
operator 关系符 支持Exists, DoesNotExist, In, NotIn, Gt, Lt
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 优先调度到满足指定的规则的Node，相当于软限制 (倾向)
preference 一个节点选择器项，与相应的权重相关联
matchFields 按节点字段列出的节点选择器要求列表
matchExpressions 按节点标签列出的节点选择器要求列表(推荐)
key 键
values 值
operator 关系符 支持In, NotIn, Exists, DoesNotExist, Gt, Lt
weight 倾向权重，在范围1-100。
关系符的使用说明:
- matchExpressions:
- key: nodeenv # 匹配存在标签的key为nodeenv的节点
operator: Exists
- key: nodeenv # 匹配标签的key为nodeenv,且value是"xxx"或"yyy"的节点
operator: In
values: ["xxx","yyy"]
- key: nodeenv # 匹配标签的key为nodeenv,且value大于"xxx"的节点
operator: Gt
values: "xxx"
接下来首先演示一下 requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution
创建pod-nodeaffinity-required.yaml文件
[root@k8s-master manifest]# cat pod-httpd.yml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-nodeaffinity-required
namespace: dev
spec:
containers:
- name: httpd
image: httpd:latest
affinity:
nodeAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
nodeSelectorTerms:
- matchExpressions:
- key: env
operator: In
values: ["abc","123"]
[root@k8s-master manifest]#
# 创建pod
[root@k8s-master manifest]# kubectl apply -f pod-httpd.yml
pod/pod-nodeaffinity-required created
# 查看pod状态 （运行失败）
[root@k8s-master manifest]# kubectl get -f pod-httpd.yml -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
pod-nodeaffinity-required 0/1 Pending 0 6s <none> <none> <none> <none>
# 查看Pod的详情
# 发现调度失败，提示node选择失败
[root@k8s-master manifest]# kubectl describe -f pod-httpd.yml
Events:
Type Reason Age From Message
---- ------ ---- ---- -------
Warning FailedScheduling 31s default-scheduler 0/3 nodes are available: 1 node(s) had untolerated taint {node-role.kubernetes.io/control-plane: }, 3 node(s) didn't match Pod's node affinity/selector. preemption: 0/3 nodes are available: 3 Preemption is not helpful for scheduling.
[root@k8s-master manifest]#
31s default-scheduler 0/3节点可用:1个(s)节点有不可容忍的污染{node- roles .kubernetes。io/control-plane:}， 3个节点不匹配Pod的节点亲和性/选择器。preemption: 0/3节点可用:3节点抢占对调度没有帮助。
#接下来，停止pod
[root@k8s-master manifest]# kubectl delete -f pod-httpd.yml
pod "pod-nodeaffinity-required" deleted
[root@k8s-master manifest]#
# 修改文件，将values: ["abc","123"]------> ["prod","123"]
[root@k8s-master manifest]# cat pod-httpd.yml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-nodeaffinity-required
namespace: dev
spec:
containers:
- name: httpd
image: httpd:latest
affinity:
nodeAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
nodeSelectorTerms:
- matchExpressions:
- key: env
operator: In
values: ["prod","123"]
[root@k8s-master manifest]#
# 再次启动
[root@k8s-master manifest]# kubectl apply -f pod-httpd.yml
pod/pod-nodeaffinity-required created
# 此时查看，发现调度成功，已经将pod调度到了node2上
[root@k8s-master manifest]# kubectl get -f pod-httpd.yml -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
pod-nodeaffinity-required 0/1 ContainerCreating 0 4s <none> k8s-node2 <none> <none>
[root@k8s-master manifest]#
浙公网安备 33010602011771号