云原生之K8S------Pod的基础概念

目录

一，资源限制

二，pod的两种使用方式

三，pod资源共享

四，底层容器pause

1，pause共享资源

1.1 网络

1.2 存储

1.3 小节

2，pause主要功能

3，pod与pause结构的设计初衷

五，pod容器的分类

1，基础容器

2，初始化容器（init container）

3，应用程序（main container）

六，操作实例

1，编写myapp.yaml

2，创建myqpp.yaml配置资源

 3，查看pod创建的过程

4，查看pod日志

 5，编写myservice.yaml

 6、创建 myservice.yaml 配置资源

 7,编写mydb.yaml

 8，创建mydb.yaml配置资源

 9，查看myapp-pod的创建全过程

10，小节

七，镜像拉取策略

1，官方示例

2，不指定版本，查看默认拉取策略

2.1 不指定版本号创建pod

 2.2 查看默认拉取策略

2.3 查看创建过程

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一，资源限制

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来进行支持和扩展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。

二，pod的两种使用方式

一个pod中运行一个容器：没有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现象成是单个容器的封装，kubernetes 管理的是pod而不是直接管理容器。

在一个pod中同时运行多个容器，一个pod中也可以同时封装几个需要紧密耦合相互协作的容器，他们之间共享资源，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将这些容器从存储资源作为一个实体来管理。

三，pod资源共享

**一个 Pod 下的容器必须运行于同一节点上。**现代容器技术建议一个容器只运行一个进程，该进程在容器中 PID 命令空间中的进程号为 1，可直接接收并处理信号，进程终止时容器生命周期也就结束了。
  若想在容器内运行多个进程，需要有一个类似 Linux 操作系统 init 进程的管控类进程，以树状结构完成多进程的生命周期管理。运行于各自容器内的进程无法直接完成网络通信，这是由于容器间的隔离机制导致，k8s 中的 Pod 资源抽象正是解决此类问题，Pod 对象是一组容器的集合，这些容器共享 Network、UTS 及 IPC 命令空间，因此具有相同的域名、主机名和网络接口，并可通过 IPC 直接通信。
 

四，底层容器pause

Pod 资源中针对各容器提供网络命令空间等共享机制的是底层基础容器 pause，基础容器（也可称为父容器）pause 就是为了管理 Pod 容器间的共享操作，这个父容器需要能够准确地知道如何去创建共享运行环境的容器，还能管理这些容器的生命周期。为了实现这个父容器的构想，kubernetes 中，用 pause 容器来作为一个 Pod 中所有容器的父容器。这个 pause 容器有两个核心的功能，一是它提供整个 Pod 的 Linux 命名空间的基础。二来启用 PID 命名空间，它在每个 Pod 中都作为 PID 为 1 进程（init 进程），并回收僵尸进程
 

1，pause共享资源

1.1 网络

每个pod都会被分配一个唯一的ip地址，pod中所有容器共享网络空间，包括ip地址和端口，pod内部的容器可以使用localhost来进行通讯，pod中的容器与外界通信时，必须分配共享网络资源（例如使用宿主机的端口映射）

1.2 存储

可以pod指定多个共享的volume 。pod中的所有容器都可以访问共享的volume，volume也可以用来持久化pod中的存储资源，以防容器重启后文件丢失。

1.3 小节

每个pod都有一个特殊的的被称为“基础容器”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还包含一个或者多个紧密相关的用户应用容器。

2，pause主要功能

kubernetes中的pause容器的主要为每个容器提以下功能。

1. 在pod中单位linux命名空间，（如网络命令空间）共享的基础
2. 启用PID命令空间，开启init进程

3，pod与pause结构的设计初衷

1. 原因一：在一组容器作为一个单元的情况下，难以对整体的容器简单地进行判断及有效地进行行动。比如，一个容器死亡了，此时是算整体挂了么？那么引入与业务无关的Pause 容器作为 Pod 的基础容器，以它的状态代表着整个容器组的状态，这样就可以解决该问题。
2. 原因二：Pod 里的多个应用容器共享 Pause 容器的 IP，共享 Pause 容器挂载的Volume，这样简化了应用容器之间的通信问题，也解决了容器之间的文件共享问题。
    

五，pod容器的分类

1，基础容器

1. 维护整个pod网络的存储空间
2. node节点中的操作
3. 启动一个容器的实际，K8S会自动启动一个基础容器。

2，初始化容器（init container）

Init 容器必须在应用程序容器启动之前运行完成，而应用程序容器是并行运行的，所以 Init 容器能够提供了一种简单的阻塞或延迟应用容器的启动的方法。Init 容器与普通的容器非常像，除了以下两点：

1. init容器总是运行到成功完成为止
2. 每个init容器都必须在下一个init容器启动之前成功完成启动和退出。
3. 因为 init 容器具有与应用容器分离的单独镜像，其启动相关代码具有如下优势：
4. Init 容器可以包含一些安装过程中应用容器中不存在的实用工具或个性化代码。例如，没有必要仅为了在安装过程中使用类似 sed、 awk、python 或 dig 这样的工具而去 FROM 一个镜像来生成一个新的镜像。
5. Init 容器可以安全地运行这些工具，避免这些工具导致应用镜像的安全性降低。
6. 应用镜像的创建者和部署者可以各自独立工作，而没有必要联合构建一个单独的应用镜像。
7. Init 容器能以不同于 Pod 内应用容器的文件系统视图运行。因此，Init 容器可具有访问 Secrets的权限，而应用容器不能够访问。
8. 由于 Init 容器必须在应用容器启动之前运行完成，因此 Init容器提供了一种机制来阻塞或延迟应用容器的启动，直到满足了一组先决条件。一旦前置条件满足，Pod 内的所有的应用容器会并行启动
    

3，应用程序（main container）

应用容器会在 init 容器完成并退出后并行启动。

六，操作实例

1，编写myapp.yaml

[root@master ~]# cat myapp.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp-pod
  labels:
    app: myapp
spec:
  containers:
  - name: myapp-container
    image: busybox:1.28
    command: ['sh','-c','echo The app is running! && sleep 3600']
  initContainers:
  - name: init-myservice
    image: busybox:1.28
    command: ['sh','-c','until nslookup myservice;do echo waiting for myservice; sleep2; done;']
  - name: init-mydb
    image: busybox:1.28
    command: ['sh','-c','until nslookup mydb; do echo waiting for mydb; sleep 2; done;']

 这个例子是定义了一个具有2个init容器的简单pod，第一个等待myservice启动，第二个等待mydc启动，一旦这两个init容器都启动成功完成，pod将启动spec中的应用容器

2，创建myqpp.yaml配置资源

kubectl apply -f myapp.yaml
kubectl get pod

 3，查看pod创建的过程

kubecrl describe po myapp-pod

 

发现开启 init-myservice容器后，创建步骤停滞，查看init-myservice日志进一步查明原因。

4，查看pod日志

kubectl logs myapp-pod -c init-myservice

 5，编写myservice.yaml

[root@master ~]# vim myservice.yaml
 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myservice
spec:
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 1111

 6、创建 myservice.yaml 配置资源

kubectl apply -f myservice.yaml

 7,编写mydb.yaml

[root@master ~]# vim mydb.yaml
 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mydb
spec:
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 2222
 

 

 8，创建mydb.yaml配置资源

kubectl apply -f mydb.yaml
kubectl get pod,svc

 

 9，查看myapp-pod的创建全过程

kubectl describe pod myapp-pod

创建过程中第一次停滞，是init-servioce容器启动后，未能发现myservice域名，无法得到解析，因此陷入循环。

第二次停滞，是init-mydb 容器启动后，未能发现mydb域名，无法得到解析，因此再次陷入循环。

在上述的两个init容器成功并退出后，myapp-pod才开始创建，否则pod无法创建。

10，小节

1. 在pod启动过程中，init容器会按照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。
2. 如果由于运行时或失败退出，将导致容器无法启动成功，它会根据pod的restartpolicy指定的策略进行重试，然而，如果pod的restartpoliicy设置为always，init容器失败时会使用restartpolicy策略。
3. 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。
4. 如果 Pod 重启，所有 Init 容器必须重新执行。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
    

七，镜像拉取策略

pod的核心是运行容器，必须指定容器引擎，比如docker启动容器时需要拉取镜像k8s的镜像拉取策略可以由用户指定：

1. ifnotpresent：在镜像已经存在的情况下啊，kubelet将不再去拉取镜像，仅当本地缺少时才会从仓库中拉取，默认的镜像拉取策略。
2. Alaways：:每次创建一个pod都重新拉取一次
3. never：pod不会主动去拉取这个镜像，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。

1，官方示例

创建使用私有镜像的pod来验证

kubectl apply -f - <
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: private-image-test-1
spec:
  containers:
    - name: uses-private-image
      image: $PRIVATE_IMAGE_NAME
      imagePullPolicy: Always
      command: [ "echo", "SUCCESS" ]
EOF

输出类似于

 如果一切顺利，那么一段时间后你可以执行

kubectl logs private

必须确保集群中所有节点的 .docker/config.json 文件内容相同。 否则 Pod会能在一些节点上正常运行而无法在另一些节点上启动。 例如，如果使用节点自动扩缩，那么每个实例模板都需要包含.docker/config.json，或者挂载一个包含该文件的驱动器。
在 .docker/config.json 中配置了私有仓库密钥后，所有 Pod 都将能读取私有仓库中的镜像。
 

2，不指定版本，查看默认拉取策略

2.1 不指定版本号创建pod

kubectl run nginx-test1 --image=nginx

 2.2 查看默认拉取策略

2.3 查看创建过程

kubectl describe pod nginx-test1

 由于拉取策略为Always,因此不管本地有没有对应镜像，kubectl都会前往共有仓库下载最新版本应用。