k8s——pod进阶（资源限制与探针）

资源限制

概念

1. 当定义 Pod 时可以选择性地为每个容器设定所需要的资源数量。最常见可设定资源是 CPU 和内存大小，以及其他类型的资源
2. 当为 Pod 中的容器指定了 request资源时，调度器就使用该信息来决定将 Pod 调度到哪个节点上。当还为容器指定了limit资源时，kubelet 就会确保运行的容器不会使用超出所设的 limit 资源量。kubelet 还会为容器预留所设的 request 资源量，供该容器使用
3. 如果 Pod 运行所在的节点具有足够的可用资源，容器可以使用超出所设置的 request 资源量。不过，容器不可以使用超出所设置的 limit 资源量
4. 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
5. 官网示例
   https://kubernetes.io/docs/concepts/configuration/manage-compute-resources-container/

Pod和容器的资源请求和限制

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

CPU资源单位

1. 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）
2. Kubernetes 也支持带小数 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

内存资源单位

1. 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=103=1000，1MB=106=1000000=1000KB，1GB=10^9=1000000000=1000MB 1KiB=2^10=1024, 1MiB=2^20=1048576=1024KiB
2. PS∶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，1GB=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—些

实例

1.kubectl run nginx1 --image=nginx --port=80 --replicas=2 --dry-run -o yaml > demo1.yaml
#直接导出一个yaml模板进行修改，对cpu和内存进行预设和限制 
2.vim demo1.yaml   
==========================================================                 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    run: nginx1
  name: nginx1
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      run: nginx1
  template:
    metadata:
      labels:
        run: nginx1
    spec:
      containers:
      - image: nginx
        name: nginx1
        ports:
        - containerPort: 80
        resources:
          requests:
            memory: "100Mi"
            cpu: "250m"
          limits:
            memory: "200Mi"
            cpu: "500m"
此例子中的 Pod 有两个容器。每个容器的 request 值为 0.25 cpu 和 100MiB 预设内存，每个容器的 limit 值为 0.5 cpu 和 200MiB 内存。那么可以认为该 Pod 的总的资源 request 为 0.5 cpu 和 200 MiB 内存，总的资源 limit 为 1 cpu 和 400MiB 内存。

3.kubectl apply -f demo1.yaml 

4.kubectl describe pods

5.kubectl describe node node01
  kubectl describe node node02

健康检查∶又称为探针（Probe）

探针的三种规则

1.livenessProbe ∶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
2.readinessProbe ∶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
3.startupProbe （这个1.17版本增加的）∶判断容器内的应用程序是否已启动，主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，在则在 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
4.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

Probe支持三种检查方法

1.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 
2.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 
3.httpGet ：对指定的端口和路径上的容器的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

2.3 每次探测都将获得以下三种结果

1.成功：容器通过了诊断
2.失败：容器未通过诊断
3.未知：诊断失败，因此不会采取任何行动

实例

官方实例

官网示例：
https://kubernetes.io/docs/tasks/configure-pod-container/configure-liveness-readiness-startup-probes/

示例1∶exec方式

vim demo2.yaml
==========================================================
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  labels:
    test: liveness
  name: liveness-exec
spec:
  containers:
  - name: liveness
    image: busybox
    args:
    - /bin/sh
    - -c
    - touch /tmp/healthy; sleep 30; rm -rf /tmp/healthy; sleep 60
    livenessProbe:
      exec:
        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。
==========================================================
kubectl apply -f demo2.yaml

#查看在探测失败后重新拉取容器
kubectl describe pod liveness-exec

示例2∶httpGet方式

vim demo3.yaml
==========================================================
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: liveness-httpget
  namespace: default
spec:
  containers:
  - name: liveness-httpget-container
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - name: nginx
      containerPort: 80
    livenessProbe:
      httpGet:
        port: nginx                        #指定端口，这里使用的是之前的ports里的name，也可以直接写端口
        path: /index.html                  #指定路径
      initialDelaySeconds: 1
      periodSeconds: 3
      timeoutSeconds: 10
==========================================================
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。 timeoutSeconds字段指定了超时等待时间为10S，kubelet 会向容器内运行的服务（服务会监听 80端口）发送一个HTTP GET 请求来执行探测。如果服务器上/index.html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。
任何大于或等于 200 并且小于 400 的返回代码标示成功，其它返回代码都标示失败。
==========================================================
#加载yaml文件
kubectl create -f demo3.yaml                                      

#进入容器删除网页文件进行测试
kubectl exec -it liveness-httpget -- rm -rf /usr/share/
nginx/html/index.html

#查看pod的详细参数
kubectl get pod 
kubectl describe pod liveness-httpget                           

示例3∶tcpSocket方式

vim demo4.yaml
==========================================================
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: probe-tcp
spec:
  containers:
  - name: tcpnginx
    image: nginx
    ports:
    - containerPort: 80
    readinessProbe:
      tcpSocket:
        port: 80
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 10
    livenessProbe: 
      tcpSocket: 
        port: 80
      initialDelaySeconds: 15
      periodSeconds: 20
==========================================================
#加载yaml文件
kubectl create -f demo4.yaml 

#查看pod的信息
kubectl get pod 
kubectl describe pod probe-tcp 

总结

探针（3 种）

1.livenessProbe（存活探针）∶判断容器是否正常运行，如果失败则杀掉容器（不是pod），再根据重启策略是否重启容器
2.readinessProbe（就绪探针）∶判断容器是否能够进入ready状态，探针失败则进入noready状态，并从service的endpoints中剔除此容器
3.startupProbe∶判断容器内的应用是否启动成功，在success状态前，其它探针都处于无效状态

检查方式（3种）

1.exec∶使用 command 字段设置命令，在容器中执行此命令，如果命令返回状态码为0，则认为探测成功
2.httpget∶通过访问指定端口和url路径执行http get访问。如果返回的http状态码为大于等于200且小于400则认为成功
3.tcpsocket∶通过tcp连接pod（IP）和指定端口，如果端口无误且tcp连接成功，则认为探测成功

探针可选的参数

1.initialDelaySeconds∶ 容器启动多少秒后开始执行探测
2.periodSeconds∶探测的周期频率，每多少秒执行一次探测
3.failureThreshold∶探测失败后，允许再试几次
4.timeoutSeconds ∶ 探测等待超时的时间