K8S Pod详解

1.Pod概述

Pod 是 k8s 系统中可以创建和管理的最小单元，是资源对象模型中由用户创建或部署的最
小资源对象模型，也是在 k8s 上运行容器化应用的资源对象，其他的资源对象都是用来支
撑或者扩展 Pod 对象功能的，比如控制器对象是用来管控 Pod 对象的，Service 或者
Ingress 资源对象是用来暴露 Pod 引用对象的，PersistentVolume 资源对象是用来为 Pod
提供存储等等，k8s 不会直接处理容器，而是 Pod，Pod 是由一个或多个 container 组成
Pod 是 Kubernetes 的最重要概念，每一个 Pod 都有一个特殊的被称为”根容器“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
还包含一个或多个紧密相关的用户业务容器

2.Pod基本概念

• 最小部署的单元
• Pod里面是由一个或多个容器组成【一组容器的集合】
• 一个pod中的容器是共享网络命名空间
• Pod是短暂的
• 每个Pod包含一个或多个紧密相关的用户业务容器

3.Pod存在的意义

• 创建容器使用docker，一个docker对应一个容器，一个容器运行一个应用进程
• Pod是多进程设计，运用多个应用程序，也就是一个Pod里面有多个容器，而一个容器里面运行一个应用程序
• 
• Pod的存在是为了亲密性应用
  两个应用之间进行交互
  网络之间的调用【通过127.0.0.1 或 socket】
  两个应用之间需要频繁调用

4.Pod 两种机制

4.1 Pod 网络共享机制

• 首先会创建Pause容器，也叫作info容器
• 之后创建业务容器
• 创建会后，把业务容器的 ip mac port 加入到info容器中，使得所有业务容器和在同一namespace中，实现网络共享
  

4.2 共享机制

当节点node1宕机，运行周期node1的数据，如业务数据等是否会丢失呢？
我们之前了解到，K8S有自我修复能力，意思是如果node挂掉了，那么该节点的Pod会转移到其他node中，如node2

可是如果pod在node2节点运行，node2是不是又要重新拉去镜像，那么之前数据不就没了？

K8S做了一个持久化存储，也叫数据卷；通过持久化存储，当node1挂掉之后，n该节点的Pod会持久化存储，之后node2会从中读取数据

5.镜像拉取策略

主要有三种策略：

• IfNotPresent：默认值，镜像在宿主机上不存在才拉取
• Always：每次创建Pod都会重新拉取一次镜像
• Never：Pod永远不会主动拉取这个镜像
  
  

6.Pod资源限制

也就是我们Pod在进行调度的时候，可以对调度的资源进行限制，例如我们限制 Pod调度是使用的资源是 2C4G，那么在调度对应的node节点时，只会占用对应的资源，对于不满足资源的节点，将不会进行调度

• request：表示调度所需的资源
• limits：表示最大所占用的资源

7.Pod重启策略

重启策略主要分为以下三种

• Always：当容器终止退出后，总是重启容器，默认策略 【nginx等，需要不断提供服务】
• OnFailure：当容器异常退出（退出状态码非0）时，才重启容器。
• Never：当容器终止退出，从不重启容器 【批量任务】

8.Pod健康检查

9.创建Pod流程

master节点

• 首先创建一个pod，会进入到API Server 进行创建，之后通过API Server 将pod信息存储在 Etcd中
• 在Etcd存储完成后，Etcd将存储结果返回给API Server，告诉它，我已经存储成功
• 然后是Scheduler，监控API Server是否有新的Pod，如果有的话，先是通过API server读取存储在Etcd的pod信息，之后会通过调度算法，把pod调度某个node上

node节点

• 在node节点，会通过 kubelet – apiserver 读取etcd 拿到分配在当前node节点上的pod，然后通过docker创建容器
• 创建成功后 ,会将创建结果返回给Kubectl ，通过Kubectl 更新API Server的Pod状态，之后通过API Server更新etc存储状态
• 更新后，Etcd返回给API Server，之后通过API Server 返回给Kubectl
  

10.影响Pod调度的属性

10.1.Pod资源限制对Pod的调度会有影响，这个之前已经提到，不再赘述

10.2.节点选择器标签影响Pod调度

关于节点选择器，其实就是有两个环境，然后环境之间所用的资源配置不同

以通过以下命令，给我们的节点新增标签，然后节点选择器就会进行调度了

[root@localhost manifests]# kubectl get nodes k8s-node1 --show-labels
NAME        STATUS   ROLES    AGE    VERSION   LABELS
k8s-node1   Ready       6h6m   v1.22.3   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=k8s-node1,kubernetes.io/os=linux
[root@localhost manifests]# kubectl label node  k8s-node1 env_role=dev
node/k8s-node1 labeled
[root@localhost manifests]# kubectl get nodes k8s-node1 --show-labels
NAME        STATUS   ROLES    AGE    VERSION   LABELS
k8s-node1   Ready       6h8m   v1.22.3   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,env_role=dev,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=k8s-node1,kubernetes.io/os=linux

10.3.节点亲和性

节点亲和性 nodeAffinity 和 之前nodeSelector 基本一样的，根据节点上标签约束来决定Pod调度到哪些节点上

• 硬亲和性：约束条件必须满足
• 软亲和性：尝试满足，不保证
  支持常用操作符：in、NotIn、Exists、Gt、Lt、DoesNotExists

反亲和性：就是和亲和性刚刚相反，如 NotIn、DoesNotExists等

10.4. 污点和污点容忍

• nodeSelector 和 NodeAffinity，都是Prod调度到某些节点上，属于Pod的属性，是在调度的时候实现的。

• Taint 污点：节点不做普通分配调度，是节点属性

场景

• 专用节点【限制ip】
• 配置特定硬件的节点【固态硬盘】
• 基于Taint驱逐【在node1不放，在node2放】

污点相关命令

查看污点情况

kubectl describe node k8smaster | grep Taint

删除污点

kubectl taint node k8snode1 env_role:NoSchedule-

未节点添加污点
kubectl taint node [node] key=value:污点的三个值

kubectl taint node k8snode1 env_role=yes:NoSchedule

污点值类型

• NoSchedule：一定不被调度
• PreferNoSchedule：尽量不被调度【也有被调度的几率】
• NoExecute：不会调度，并且还会驱逐Node已有Pod

污点容忍

就是某个节点可能被调度，也可能不被调度

演示例子

正常情况下，node1，node2是都有的

[root@localhost ~]#  kubectl get deployment
NAME    READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx   1/1     1            1           6h3m
[root@localhost ~]# kubectl scale deployment nginx --replicas=5
deployment.apps/nginx scaled
[root@localhost ~]# kubectl get pod  -o wide
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE    IP           NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-6799fc88d8-9gdz2   1/1     Running   0          14s    10.244.1.4   k8s-node1              
nginx-6799fc88d8-ct4v9   1/1     Running   0          14s    10.244.2.4   k8s-node2              
nginx-6799fc88d8-dfcrn   1/1     Running   0          14s    10.244.2.3   k8s-node2              
nginx-6799fc88d8-n692z   1/1     Running   0          6h6m   10.244.1.3   k8s-node1              
nginx-6799fc88d8-r6dp6   1/1     Running   0          14s    10.244.1.5   k8s-node1              
[root@localhost ~]#

[root@localhost ~]# kubectl delete deployment nginx
deployment.apps "nginx" deleted
[root@localhost ~]# kubectl get deployment
No resources found in default namespace.

对node1添加污点，类型为一定不会调度NoSchedule，发现创建pod后，pod运行节点只有node2

[root@localhost ~]# kubectl taint node k8s-node1 env_role=yes:NoSchedule
node/k8s-node1 tainted
[root@localhost ~]# kubectl create deployment web --image=nginx
deployment.apps/web created
[root@localhost ~]# kubectl get pod  -o wide
NAME                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
web-96d5df5c8-276vj   1/1     Running   0          8s    10.244.2.5   k8s-node2              
[root@localhost ~]# kubectl scale deployment nginx --replicas=5
Error from server (NotFound): deployments.apps "nginx" not found
[root@localhost ~]# kubectl scale deployment web --replicas=5
deployment.apps/web scaled
[root@localhost ~]# kubectl get pod  -o wide
NAME                  READY   STATUS              RESTARTS   AGE   IP           NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
web-96d5df5c8-276vj   1/1     Running             0          30s   10.244.2.5   k8s-node2              
web-96d5df5c8-8b4gz   0/1     ContainerCreating   0          3s           k8s-node2              
web-96d5df5c8-n5cg2   1/1     Running             0          3s    10.244.2.7   k8s-node2              
web-96d5df5c8-qpb2q   1/1     Running             0          3s    10.244.2.6   k8s-node2              
web-96d5df5c8-xdvkt   0/1     ContainerCreating   0          3s           k8s-node2              

查看污点是否添加

[root@localhost ~]# kubectl describe node k8s-node1 | grep Taint
Taints:             env_role=yes:NoSchedule

删除污点，之后扩容发现可以调度到节点node1了

[root@localhost ~]# kubectl taint node k8s-node1 env_role:NoSchedule-
node/k8s-node1 untainted
[root@localhost ~]# kubectl describe node k8s-node1 | grep Taint
Taints:             
[root@localhost ~]# kubectl get pod  -o wide
NAME                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP           NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
web-96d5df5c8-276vj   1/1     Running   0          9m13s   10.244.2.5   k8s-node2              
web-96d5df5c8-8b4gz   1/1     Running   0          8m46s   10.244.2.8   k8s-node2              
web-96d5df5c8-n5cg2   1/1     Running   0          8m46s   10.244.2.7   k8s-node2              
web-96d5df5c8-qpb2q   1/1     Running   0          8m46s   10.244.2.6   k8s-node2              
web-96d5df5c8-xdvkt   1/1     Running   0          8m46s   10.244.2.9   k8s-node2              
[root@localhost ~]# kubectl get pod  -o wide
NAME                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP           NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
web-96d5df5c8-276vj   1/1     Running   0          9m17s   10.244.2.5   k8s-node2              
web-96d5df5c8-8b4gz   1/1     Running   0          8m50s   10.244.2.8   k8s-node2              
web-96d5df5c8-n5cg2   1/1     Running   0          8m50s   10.244.2.7   k8s-node2              
web-96d5df5c8-qpb2q   1/1     Running   0          8m50s   10.244.2.6   k8s-node2              
web-96d5df5c8-xdvkt   1/1     Running   0          8m50s   10.244.2.9   k8s-node2              
[root@localhost ~]# kubectl scale deployment web --replicas=7
deployment.apps/web scaled
[root@localhost ~]# kubectl get pod  -o wide
NAME                  READY   STATUS              RESTARTS   AGE     IP           NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
web-96d5df5c8-276vj   1/1     Running             0          9m33s   10.244.2.5   k8s-node2              
web-96d5df5c8-8b4gz   1/1     Running             0          9m6s    10.244.2.8   k8s-node2              
web-96d5df5c8-9zm59   0/1     ContainerCreating   0          3s             k8s-node1              
web-96d5df5c8-b6mbj   0/1     ContainerCreating   0          3s             k8s-node1              
web-96d5df5c8-n5cg2   1/1     Running             0          9m6s    10.244.2.7   k8s-node2              
web-96d5df5c8-qpb2q   1/1     Running             0          9m6s    10.244.2.6   k8s-node2              
web-96d5df5c8-xdvkt   1/1     Running             0          9m6s    10.244.2.9   k8s-node2