Kubernetes的service资源与pod详解

文章目录

  • Service
    • 创建集群内部可访问的Service
    • 创建集群外部也可访问的Service
    • 删除Service
    • 配置方式
  • Pod详解
    • pod配置
      • 基本配置
      • 镜像拉取
      • 启动命令
      • 环境变量
      • 端口配置
      • 资源配额

Service

虽然每个Pod都会分配一个单独的Pod IP,然而却存在如下两问题:

  • Pod IP 会随着Pod的重建产生变化
  • Pod IP 仅仅是集群内可见的虚拟IP,外部无法访问

这样对于访问这个服务带来了难度。因此,kubernetes设计了Service来解决这个问题。

Service可以看作是一组同类Pod对外的访问接口。借助Service,应用可以方便地实现服务发现和负载均衡。
Kubernetes的service资源与pod详解_第1张图片

创建集群内部可访问的Service

暴露Service

[root@master ~]# kubectl expose deploy nginx --name=svc-nginx1 --type=ClusterIP --port=80 --target-port=80 -n test
service/svc-nginx1 exposed

查看service

[root@master ~]# kubectl get svc svc-nginx1 -n test -o wide
NAME         TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE   SELECTOR
svc-nginx1   ClusterIP   10.108.141.80           80/TCP    36s   run=nginx

CLUSTER-IP:这就是service的IP,在Service的生命周期中,这个地址是不会变动的
可以通过这个IP访问当前service对应的POD

[root@master ~]# curl 10.108.141.80:80



Welcome to nginx!

创建集群外部也可访问的Service

上面创建的Service的type类型为ClusterIP,这个ip地址只用集群内部可访问# 如果需要创建外部也可以访问的Service,需要修改type为NodePort

[root@master ~]# kubectl expose deploy nginx --name=svc-nginx2 --type=NodePort --port=80 --target-port=80 -n test
service/svc-nginx2 exposed

[root@master ~]# kubectl get svc  svc-nginx2  -n test -o wide
NAME         TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE   SELECTOR
svc-nginx2   NodePort   10.107.121.89           80:30056/TCP   67s   run=nginx

通过节点IP:30056访问
Kubernetes的service资源与pod详解_第2张图片

删除Service

[root@master ~]# kubectl delete svc svc-nginx1 -n test
service "svc-nginx1" deleted

配置方式

[root@master ~]# vim svc-nginx.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: svc-nginx
  namespace: test
spec:
  clusterIP: 10.107.121.100 #固定svc的内网ip
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  selector:
    run: nginx
  type: ClusterIP

创建:kubectl create -f svc-nginx.yaml

[root@master ~]# kubectl create -f svc-nginx.yaml
service/svc-nginx created

删除:kubectl delete -f svc-nginx.yaml

[root@master ~]# kubectl delete -f svc-nginx.yaml
service "svc-nginx" deleted

Pod详解

pod的资源清单

apiVersion: v1     							#必选,版本号,例如v1
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:  						#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

查看某种资源可以配置的一级属性
kubectl explain 资源类型

[root@master ~]# kubectl explain pod
KIND:     Pod
VERSION:  v1

DESCRIPTION:
     Pod is a collection of containers that can run on a host. This resource is
     created by clients and scheduled onto hosts.

FIELDS:
   apiVersion   
   kind 
   metadata     
   spec 
   status       

查看属性的子属性
kubectl explain 资源类型.属性

[root@master ~]# kubectl explain pod.metadata
KIND:     Pod
VERSION:  v1

RESOURCE: metadata 

FIELDS:
   annotations  
   clusterName  
   creationTimestamp    
   deletionGracePeriodSeconds   
   deletionTimestamp    
   finalizers   <[]string>
   generateName 
   generation   
   labels       
   managedFields        <[]Object>
   name 
   namespace    
   ownerReferences      <[]Object>
   resourceVersion      
   selfLink     
   uid  

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 版本,由kubernetes内部定义,版本号必须可以用 kubectl api-versions 查询到
  • kind 类型,由kubernetes内部定义,版本号必须可以用 kubectl api-resources 查询到
  • metadata 元数据,主要是资源标识和说明,常用的有name、namespace、labels等
  • spec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状态信息,里面的内容不需要定义,由kubernetes自动生成

spec的常见子属性:

  • containers <[]Object> 容器列表,用于定义容器的详细信息
  • nodeName 根据nodeName的值将pod调度到指定的Node节点上
  • nodeSelector 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 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上面挂载的存储信息
  • restartPolicy 重启策略,表示Pod在遇到故障的时候的处理策略

pod配置

pod配置中最为关键的一项配置,pod.spec.containers属性

[root@master ~]# kubectl explain pod.spec.containers
KIND:     Pod
VERSION:  v1

RESOURCE: containers <[]Object>

FIELDS:
   args <[]string>				# 容器的启动命令需要的参数列表
   name       			# 容器名称
   image      			# 容器需要的镜像地址
   imagePullPolicy   	# 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
   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       		# 资源限制和资源请求的设置

基本配置

[root@master ~]# vim pod-base.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-base
  namespace: test
  labels:
    user: user1
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
  - name: busybox
    image: busybox:1.30

nginx:用1.17.1版本的nginx镜像创建
busybox:用1.30版本的busybox镜像创建

[root@master ~]# kubectl create -f pod-base.yaml
pod/pod-base created

[root@master ~]# kubectl get pod -n test
NAME                     READY   STATUS              RESTARTS   AGE
pod-base                 0/2     ContainerCreating   0          24s

镜像拉取

[root@master ~]# vim pod-imagepullpolicy.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-imagepullpolicy
  namespace: test
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    imagePullPolicy: Never
  - name: busybox
    image: busybox:1.30

[root@master ~]# kubectl create -f pod-imagepullpolicy.yaml
pod/pod-imagepullpolicy created

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

启动命令

在前面的案例中,busybox容器一直没有成功运行
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。

[root@master ~]# vim pod-command.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-command1
  namespace: test
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    imagePullPolicy: Never
  - name: busybox
    image: busybox:1.30
    imagePullPolicy: Never
    command: ["/bin/sh","-c","touch /tmp/hello.txt;while true;do /bin/echo $(date +%T) >> /tmp/hello.txt; sleep 3; done;"]

[root@master ~]# kubectl create -f pod-command.yaml
pod/pod-command1 created

[root@master ~]# kubectl get pods -n test
NAME                     READY   STATUS              RESTARTS         AGE
pod-command1             2/2     Running   			 0                111s

command,用于在pod中的容器初始化完毕之后运行一个命令。

“/bin/sh”,“-c”, 使用sh执行命令
touch /tmp/hello.txt; 创建一个/tmp/hello.txt 文件
while true;do /bin/echo $(date +%T) >> /tmp/hello.txt; sleep 3; done; 每隔3秒向文件中写入当前时间

进入pod中的busybox容器,查看文件内容

[root@master ~]# kubectl exec pod-command1 -n test -it -c busybox /bin/sh
kubectl exec [POD] [COMMAND] is DEPRECATED and will be removed in a future version. Use kubectl exec [POD] -- [COMMAND] instead.
/ # tail -f /tmp/hello.txt
06:58:56
06:58:59
06:59:02
06:59:05
06:59:08
06:59:11
06:59:14
06:59:17
06:59:20
06:59:23
06:59:26

kubernetes中的command、args两项其实是实现覆盖Dockerfile中ENTRYPOINT的功能。

  1. 如果command和args均没有写,那么用Dockerfile的配置。
  2. 如果command写了,但args没有写,那么Dockerfile默认的配置会被忽略,执行输入的command
  3. 如果command没写,但args写了,那么Dockerfile中配置的ENTRYPOINT的命令会被执行,使用当前args的参数
  4. 如果command和args都写了,那么Dockerfile的配置被忽略,执行command并追加上args参数

环境变量

[root@master ~]# vim pod-env.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-env
  namespace: test
spec:
  containers:
  - name: busybox
    image: busybox:1.30
    imagePullPolicy: Never
    command: ["/bin/sh","-c","while true;do /bin/echo $(date +%T);sleep 60; done;"]
    env:
    - name: "username"
      value: "admin"
    - name: "password"
      value: "123456"

[root@master ~]# kubectl create -f pod-env.yaml
pod/pod-env created

[root@master ~]# kubectl exec pod-env -n test -c 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
123456

env,环境变量,用于在pod中的容器设置环境变量。

端口配置

containers的ports选项。
ports支持的子选项

[root@master ~]# kubectl explain pod.spec.containers.ports
KIND:     Pod
VERSION:  v1

RESOURCE: ports <[]Object>

FIELDS:
   containerPort         						# 容器要监听的端口(0								# 要将外部端口绑定到的主机IP(一般省略)
   hostPort     								# 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) 
   name 										# 端口名称,如果指定,必须保证name在pod中是唯一的	
   protocol     								# 端口协议。必须是UDP、TCP或SCTP。默认为“TCP”。
[root@master ~]# vim pod-ports.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-ports
  namespace: test
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    imagePullPolicy: Never
    ports:
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
      protocol: TCP

[root@master ~]# kubectl create -f pod-ports.yaml
pod/pod-ports created

[root@master ~]# kubectl get pod -n test
NAME                     READY   STATUS              RESTARTS        AGE
pod-ports                1/1     Running   			 0               5s

[root@master ~]# kubectl get pod pod-ports -n test -o yaml
...
spec:
  containers:
  - image: nginx:1.17.1
    imagePullPolicy: Never
    name: nginx
    ports:
    - containerPort: 80
      name: nginx-port
      protocol: TCP
...

[root@master ~]# kubectl get pod pod-ports -n test -o wide
NAME        READY   STATUS              RESTARTS   AGE   IP            NODE                NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-ports   1/1     Running   			0          29m   10.244.1.29   node1.example.com              

[root@master ~]# curl http://10.244.1.29:80



Welcome to nginx!

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
[root@master ~]# vim pod-resources.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-resources
  namespace: test
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    imagePullPolicy: Never
    resources:       //资源限制
      limits:     //资源限制(上限)
        cpu: "2"     //cpu限制,单位是core数
        memory: "10Gi"   //内存限制
      requests:     //请求资源
        cpu: "1"     
        memory: "10Mi"

[root@master ~]# kubectl create -f pod-resources.yaml
pod/pod-resources created

[root@master ~]# kubectl get pods -n test
NAME                     READY   STATUS              RESTARTS      AGE
pod-resources            1/1     Running   			 0             14s

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

先停止删除该pod

[root@master ~]# kubectl delete -f pod-resources.yaml 
pod "pod-resources" deleted

再编辑pod,修改resources.requests.memory的值

[root@master ~]# vim pod-resources.yaml
      requests: 
        cpu: "1"     
        memory: "10Gi"

[root@master ~]# kubectl create -f pod-resources.yaml
pod/pod-resources created

[root@master ~]# kubectl get pods -n test
pod-resources          0/1     Pending            0                16s

[root@master ~]# kubectl describe pod pod-resources -n test
 Warning  FailedScheduling  80s   default-scheduler  0/3 nodes are available: 1 node(s) had untolerated taint {node-role.kubernetes.io/control-plane: }, 1 node(s) had untolerated taint {node.kubernetes.io/unreachable: }, 2 Insufficient cpu, 3 Insufficient memory. preemption: 0/3 nodes are available: 1 No preemption victims found for incoming pod, 2 Preemption is not helpful for scheduling.

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