kubernetes & docker 问题整理

1. 宿主机如何与容器通信

• Bridge模式，即使用docker0网桥默认
  1. 创建独立的Network Namespace
  2. 创建容器时会虚拟出网卡创建一对虚拟网卡veth pair设备，一端连在容器里（eth0网卡），另一端接在docker0网桥
  3. docker run 通过参数-p 宿主机端口:容器端口进行端口映射。本质上是对iptables做了DNAT规则，实现端口转发功能，可通过iptables -t nat -vnL查看
  4. 同个网桥上的可以直接访问
  5. 不同网桥上，容器A的流量先通过网桥A到宿主机，再通过网桥B到要访问的容器B
  • 优点：隔离性好
  • 缺点：相比较Host模式，网络性能略低（多了层路由转发）
• Host模式，即使用宿主机网络-net=host
  与宿主机共用一个Network Namespace
  • 优点：网络性能好
  • 缺点：会引入共享网络资源问题，比如端口冲突
• Container模式
  新创建的容器和已有的容器共享一个Network Namespace，而不是和宿主机共享
• None模式
  会创建Network Namespace，但是不会进行任何网络配置（即没有网卡、路由、ip等信息），需要手动添加

2. pod创建流程

1. 客户端提交创建请求，API Server的RESTful API 或 kubectl
2. API Server处理用户请求，存储pod数据到etcd
3. kube-scheduler通过API Server watch API一直监听未绑定的pod，尝试为pod分配主机

• 过滤节点（调度预选）：kube-scheduler用一组郭泽过滤掉不符合要求的主机。比如说pod制定了所需要的资源量，那可用资源不够的会被过滤掉
• 节点打分（调度优选）：对预选的节点进行打分，（考虑一些整体优化策略：pod分散，使用最低负载的节点等）
• 选择节点：选择打分最高的节点，进行binding操作，结果存储到etcd中(调用API Server创建一个boundpod对象，描述在一个工作节点上绑定运行的所有pod信息)

4. 目标节点上的kubelet通过API Server watch API定期获取boundpod对象，发现需要创建pod了，则调用Docker API创建并启动pod
5. kubelet通过CRI(Container Runtime Interface)获取pod状态，传给API Server，数据被更新到etcd中

3. etcd存储的是什么数据

etcd是一个高可用的分布式键值(key-value)数据库
etcd内部采用raft协议作为一致性算法
etcd至于go实现
服务注册和服务发现

保存了集群所有的网络配置和API Server对象的状态信息

4. 怎么查看etcd数据

exec进到pod，使用etcdctl命令

$ ETCDCTL_API=3 etcdctl --endpoints=https://127.0.0.1:2379 \
--cacert=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt \
--cert=/etc/kubernetes/pki/etcd/healthcheck-client.crt \
--key=/etc/kubernetes/pki/etcd/healthcheck-client.key \
get / --prefix --keys-only

5. etcd怎么做数据备份和数据恢复

• 直接备份数据目录（用于单节点）
  etcd组件的数据目录默认位于/var/lib/etcd里

• 使用快照命令备份（可用于集群）

// 备份
$ etcdctl --endpoints=127.0.0.1:2380,ip:port snapshot save backupName.db
// 恢复
$ etcdctl snapshot restore backupName.db --data-dir=/var/lib/etcd

6. pod的状态是怎么监控的，怎么做到改变pod状态的

可能是CRI(Container Runtime Interface)

7.怎么修改docker容器资源？修改后容器重启吗？那修改pod呢？

// 修改容器不重启
$ docker update -c xxx -m xxx [container_id]

修改pod重启，因为kubelet会去同步etcd的数据syncPod

8. 资源隔离的具体实现

使用Linux的namespace实现，提供六种隔离机制：

• UTS : 主机名与域名
• IPC : 信号量、消息队列、共享内存
• PID : 进程编号
• Network : 网络设备、网络栈、端口等
• Mount : 挂载点
• User : 用户和用户组

与namespace相关的三个系统调用：

• clone
  创建全新的namespace，由clone创建的新进程就位于这个新的namespace里
  创建时传入flags参数，可选值有CLONE_NEWIPC、CLONE_NEWNET、CLONE_NEWNS、CLONE_NEWPID、CLONE_NEWUTS、CLONE_NEWUSER，分别对应上面六种namespace
• unshare
  为已有进程创建新的namespace
• setns
  把某个进程放在已有的某个namespace里

9. 资源限制的具体实现

使用Linux的Cgroup实现，简单说是把进程放到一个组里面统一加以控制。
作用：可以限制、记录、隔离进程组所使用的物理资源（包括：CPU、Memory、IO 等），为容器实现虚拟化提供了基本保证。
原理：将一组进程放在放在一个控制组里，通过给这个控制组分配指定的可用资源，达到控制这一组进程可用资源的目的。

• 资源限制
  可以对任务使用的资源总额进行限制，如设定应用运行时使用内存的上限，一旦超过这个配额就发出OOM(Out of Memory)提示
• 优先级分配
  通过分配的CPU时间片数量和磁盘IO带宽大小，实际上就相当于控制了任务运行的优先级
• 资源统计
  可以统计系统的资源使用，如 CPU 使用时长、内存用量等，这个功能非常适用于计费
• 任务控制
  可以对任务执行挂起、恢复等操作

// 可以指定cpu和内存分配大小
$ docker run -c xxx -m xxx image:tag

10. docker现有运行时缺陷

1. 基于Linux 64bit，无法在32bit的Linux/Windows/Unix环境下运行
2. 网络管理相对简单，主要是基于namespace隔离
3. LXC是基于cgroup等linux kernel功能的，因此container的guest系统只能是linux base
4. container随着用户进程的停止而销毁，container中的log等用户数据不便收集
5. 太依赖namespace

11. k8s资源预留是怎么做的

// 通过该参数
kubelet --system-reserved=memory=4Gi

12. Sandbox作用

sandbox : 沙盒
是一种安全机制，为运行中的容器提供隔离的环境

13. 自定义k8s controller怎么选主

**etcd锁**

tryLock模式，每次lock都是尝试lock，已被lock就无法锁住，同时也用了租约，过期了自动释放

1. 利用租约在etcd集群中创建一个key，这个key有两种形态，存在和不存在，而这两种形态就是互斥量。
2. 如果这个key不存在，那么线程创建key，成功则获取到锁，该key就为存在状态。
3. 如果该key已经存在，那么线程就不能创建key，则获取锁失败。

14. 二层网络，四层网络，overlay network

• overlay
  为了满足云计算虚拟化的网络能力需求，逐步演化出了Overlay网络技术。
  通过虚拟化技术把一个逻辑网络建立在实体网络之上。
  在传统二层网络环境下，数据报文是通过查询MAC地址表进行二层转发，而网络设备MAC地址表的容量限制了虚拟机的数量。
  常用VXLAN
• 二层网络：数据链路层（进行数据的分包）
• 四层网络：传输层（TCP/IP协议在这里）

15. 创建pod怎么实现sidecar注入

使用init-container 配置iptables规则来做流量劫持转发

16. 怎么查看iptables规则

$ iptables -L

17. Pod terminating时候，ip还在吗，还通吗

ip在，ping不通

18. pause容器的作用，可不可以不要？pause容器的进程树是怎样的？

pause容器作为pod里其他所有容器的parent container，主要有两个职责

• 是pod里其他容器共享Linux namespace的基础
• 扮演PID 1（类似Linux的init进程）的角色，负责处理僵尸进程

进程树由pause容器开始，往下是业务容器

19. docker daemon挂了，容器是什么状态？继续运行还是也挂了？

容器会挂