【云原生 | Kubernetes 系列】K8s 实战 如何给应用注入数据 II 将pod数据传递给容器

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前言

在上一篇文章中，我们学习了针对容器设置启动时要执行的命令和参数、定义相互依赖的环境变量、为容器设置环境变量，三种设置方式，本篇文章，我们将继续学习数据的传递。

有两种方式可以将 Pod 和 Container 字段传递给运行中的容器：

• 环境变量
• 卷文件

这两种呈现 Pod 和 Container 字段的方式统称为 Downward API。

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一、通过环境变量将 Pod 信息传递给容器

在文章开始之前，我们先在目录 pods/inject/dapi-envars-pod.yaml 中创建一个包含一个容器的 Pod。这是该 Pod 的配置文件：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: dapi-envars-fieldref
spec:
  containers:
    - name: test-container
      image: k8s.gcr.io/busybox
      command: [ "sh", "-c"]
      args:
      - while true; do
          echo -en '\n';
          printenv MY_NODE_NAME MY_POD_NAME MY_POD_NAMESPACE;
          printenv MY_POD_IP MY_POD_SERVICE_ACCOUNT;
          sleep 10;
        done;
      env:
        - name: MY_NODE_NAME
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: spec.nodeName
        - name: MY_POD_NAME
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.name
        - name: MY_POD_NAMESPACE
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.namespace
        - name: MY_POD_IP
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: status.podIP
        - name: MY_POD_SERVICE_ACCOUNT
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: spec.serviceAccountName
  restartPolicy: Never

这个配置文件中，你可以看到五个环境变量。env 字段是一个 EnvVars. 对象的数组。 数组中第一个元素指定 MY_NODE_NAME 这个环境变量从 Pod 的 spec.nodeName 字段获取变量值。 同样，其它环境变量也是从 Pod 的字段获取它们的变量值。

1. 创建Pod：

$ kubectl apply -f https://k8s.io/examples/pods/inject/dapi-envars-pod.yaml

2. 验证 Pod 中的容器运行正常：

$ kubectl get pods

3. 查看容器日志：

$ kubectl logs dapi-envars-fieldref

4. 输出信息显示了所选择的环境变量的值：

minikube
dapi-envars-fieldref
default
172.17.0.4
default

要了解为什么这些值在日志中，请查看配置文件中的command 和 args字段。 当容器启动时，它将五个环境变量的值写入 stdout。每十秒重复执行一次。

接下来，通过打开一个 Shell 进入 Pod 中运行的容器：

$ kubectl exec -it dapi-envars-fieldref -- sh

在 Shell 中，查看环境变量：

/# printenv

输出信息显示环境变量已经设置为 Pod 字段的值。

MY_POD_SERVICE_ACCOUNT=default
…
MY_POD_NAMESPACE=default
MY_POD_IP=172.17.0.4
…
MY_NODE_NAME=minikube
…
MY_POD_NAME=dapi-envars-fieldref

1.1、用 Container 字段作为环境变量的值

上面我们将 Pod 字段作为环境变量的值。 现在我们将用 Container 字段作为环境变量的值。在目录 pods/inject/dapi-envars-container.yaml 中创建一个包含容器的 Pod 的配置文件：

spec:
  containers:
    - name: test-container
      image: k8s.gcr.io/busybox:1.24
      command: [ "sh", "-c"]
      args:
      - while true; do
          echo -en '\n';
          printenv MY_CPU_REQUEST MY_CPU_LIMIT;
          printenv MY_MEM_REQUEST MY_MEM_LIMIT;
          sleep 10;
        done;
      resources:
        requests:
          memory: "32Mi"
          cpu: "125m"
        limits:
          memory: "64Mi"
          cpu: "250m"
      env:
        - name: MY_CPU_REQUEST
          valueFrom:
            resourceFieldRef:
              containerName: test-container
              resource: requests.cpu
        - name: MY_CPU_LIMIT
          valueFrom:
            resourceFieldRef:
              containerName: test-container
              resource: limits.cpu
        - name: MY_MEM_REQUEST
          valueFrom:
            resourceFieldRef:
              containerName: test-container
              resource: requests.memory
        - name: MY_MEM_LIMIT
          valueFrom:
            resourceFieldRef:
              containerName: test-container
              resource: limits.memory
  restartPolicy: Never

这个配置文件中，你可以看到四个环境变量。env 字段是一个 EnvVars. 对象的数组。数组中第一个元素指定 MY_CPU_REQUEST 这个环境变量从 Container 的 requests.cpu 字段获取变量值。同样，其它环境变量也是从 Container 的字段获取它们的变量值。

1. 创建Pod：

$ kubectl apply -f https://k8s.io/examples/pods/inject/dapi-envars-container.yaml

2. 验证 Pod 中的容器运行正常：

$ kubectl get pods

3. 查看容器日志：

$ kubectl logs dapi-envars-resourcefieldref

4. 输出信息显示了所选择的环境变量的值：

1
1
33554432
67108864

二、通过文件将 Pod 信息呈现给容器

前面我们学习了使用环境变量的方式，现在我们学习通过文件的方式。
在目录 pods/inject/dapi-volume.yaml 中创建一个包含一个容器的 Pod，并将 Pod 级别的字段作为文件映射到正在运行的容器中。 Pod 的清单如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: kubernetes-downwardapi-volume-example
  labels:
    zone: us-est-coast
    cluster: test-cluster1
    rack: rack-22
  annotations:
    build: two
    builder: john-doe
spec:
  containers:
    - name: client-container
      image: k8s.gcr.io/busybox
      command: ["sh", "-c"]
      args:
      - while true; do
          if [[ -e /etc/podinfo/labels ]]; then
            echo -en '\n\n'; cat /etc/podinfo/labels; fi;
          if [[ -e /etc/podinfo/annotations ]]; then
            echo -en '\n\n'; cat /etc/podinfo/annotations; fi;
          sleep 5;
        done;
      volumeMounts:
        - name: podinfo
          mountPath: /etc/podinfo
  volumes:
    - name: podinfo
      downwardAPI:
        items:
          - path: "labels"
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.labels
          - path: "annotations"
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.annotations

在 Pod 清单中，你可以看到 Pod 有一个 downwardAPI 类型的卷，并且挂载到容器中的 /etc/podinfo 目录。

查看 downwardAPI 下面的 items 数组。 数组的每个元素定义一个 downwardAPI 卷。 第一个元素指示 Pod 的 metadata.labels 字段的值保存在名为 labels 的文件中。 第二个元素指示 Pod 的 annotations 字段的值保存在名为 annotations 的文件中。

1. 创建 Pod：

$ kubectl apply -f https://k8s.io/examples/pods/inject/dapi-volume.yaml

2. 验证Pod中的容器运行正常：

$ kubectl get pods

3. 查看容器的日志：

$ kubectl logs kubernetes-downwardapi-volume-example

4. 输出显示 labels 和 annotations 文件的内容：

cluster=“test-cluster1”
rack=“rack-22”
zone=“us-est-coast”

build=“two”
builder=“john-doe”

5. 进入 Pod 中运行的容器，打开一个 Shell：

$ kubectl exec -it kubernetes-downwardapi-volume-example -- sh

6. 在该 Shell中，查看 labels 文件：

/# cat /etc/podinfo/labels

7. 输出显示 Pod 的所有标签都已写入 labels 文件。

cluster=“test-cluster1”
rack=“rack-22”
zone=“us-est-coast”

8. 同样，查看 annotations 文件：

/# cat /etc/podinfo/annotations

9. 查看 /etc/podinfo 目录下的文件：

/# ls -laR /etc/podinfo

在输出中可以看到，labels 和 annotations 文件都在一个临时子目录中。 在这个例子，…2982_06_02_21_47_53.299460680。 在 /etc/podinfo 目录中，…data 是一个指向临时子目录 的符号链接。/etc/podinfo 目录中，labels 和 annotations 也是符号链接。

drwxr-xr-x … Feb 6 21:47 …2982_06_02_21_47_53.299460680
lrwxrwxrwx … Feb 6 21:47 …data -> …2982_06_02_21_47_53.299460680
lrwxrwxrwx … Feb 6 21:47 annotations -> …data/annotations
lrwxrwxrwx … Feb 6 21:47 labels -> …data/labels

/etc/…2982_06_02_21_47_53.299460680:
total 8
-rw-r–r-- … Feb 6 21:47 annotations
-rw-r–r-- … Feb 6 21:47 labels

用符号链接可实现元数据的动态原子性刷新；更新将写入一个新的临时目录， 然后通过使用 rename(2) 完成 …data 符号链接的原子性更新。

10. 退出 Shell：

/# exit

2.1、存储容器字段

使用 downward API 使 Pod 级别的字段可以被 Pod 内正在运行的容器访问。 接下来我们将只传递由 Pod 定义的部分的字段到 Pod 内正在运行的容器中，但这些字段取自特定容器而不是整个 Pod。 下面是目录 pods/inject/dapi-volume-resources.yaml 中一个同样只有一个容器的 Pod 的清单：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: kubernetes-downwardapi-volume-example-2
spec:
  containers:
    - name: client-container
      image: k8s.gcr.io/busybox:1.24
      command: ["sh", "-c"]
      args:
      - while true; do
          echo -en '\n';
          if [[ -e /etc/podinfo/cpu_limit ]]; then
            echo -en '\n'; cat /etc/podinfo/cpu_limit; fi;
          if [[ -e /etc/podinfo/cpu_request ]]; then
            echo -en '\n'; cat /etc/podinfo/cpu_request; fi;
          if [[ -e /etc/podinfo/mem_limit ]]; then
            echo -en '\n'; cat /etc/podinfo/mem_limit; fi;
          if [[ -e /etc/podinfo/mem_request ]]; then
            echo -en '\n'; cat /etc/podinfo/mem_request; fi;
          sleep 5;
        done;
      resources:
        requests:
          memory: "32Mi"
          cpu: "125m"
        limits:
          memory: "64Mi"
          cpu: "250m"
      volumeMounts:
        - name: podinfo
          mountPath: /etc/podinfo
  volumes:
    - name: podinfo
      downwardAPI:
        items:
          - path: "cpu_limit"
            resourceFieldRef:
              containerName: client-container
              resource: limits.cpu
              divisor: 1m
          - path: "cpu_request"
            resourceFieldRef:
              containerName: client-container
              resource: requests.cpu
              divisor: 1m
          - path: "mem_limit"
            resourceFieldRef:
              containerName: client-container
              resource: limits.memory
              divisor: 1Mi
          - path: "mem_request"
            resourceFieldRef:
              containerName: client-container
              resource: requests.memory
              divisor: 1Mi

在这个清单中，你可以看到 Pod 有一个 downwardAPI 卷， 并且这个会挂载到 Pod 内的单个容器的 /etc/podinfo 目录。

查看 downwardAPI 下面的 items 数组。 数组的每个元素定义一个 downwardAPI 卷。

第一个元素指定在名为 client-container 的容器中， 以 1m 所指定格式的 limits.cpu 字段的值应推送到名为 cpu_limit 的文件中。 divisor 字段是可选的，默认值为 1，1 的除数表示 CPU 资源的核心或内存资源的字节。

1. 创建Pod：

$ kubectl apply -f https://k8s.io/examples/pods/inject/dapi-volume-resources.yaml

2. 打开一个 Shell，进入 Pod 中运行的容器：

$ kubectl exec -it kubernetes-downwardapi-volume-example-2 -- sh

3. 在 Shell 中，查看 cpu_limit 文件：

# 在容器内的 Shell 中运行
$ cat /etc/podinfo/cpu_limit

你可以使用同样的命令查看 cpu_request、mem_limit 和 mem_request 文件.

总结

本篇文章，主要是为了总结学习上一篇的内容，在此文章中，我们学会了如何使用环境变量的方式、通过文件的方式，来为容器传递数据，那么下一篇，我们将一起学习如何使用 Secret 来安全的分发数据内容，期待我们的下次再见。