6、kubernetes 核心技术-Pod
文章目录
- 一、Pod 概述
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- 1.1 Pod 基本概念
- 二、Pod存在的意义
- 三、Pod实现机制
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- 3.1 共享网络
- 3.2 共享存储
- 四、Pod镜像拉取策略
- 五、Pod资源限制
- 六、Pod 生命周期和重启策略
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- 6.1 Pod 的状态
- 6.2 Pod 重启策略
- 七、Pod健康检查
- 八、Pod调度策略
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- 8.1 创建Pod流程
- 8.2 影响Pod调度的属性
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- 8.2.1 Pod资源限制对Pod的调度会有影响
- 8.2.2 节点选择器标签影响Pod调度
- 8.2.3 节点亲和性
- 8.2.4 污点和污点容忍
一、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，其它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。
1.1 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（网络共享）
- 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
二、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
Pod是在K8S集群中运行部署应用或服务的最小单元，它是可以支持多容器的。Pod的设计理念是支持多个容器在一个Pod中共享网络地址和文件系统，可以通过进程间通信和文件共享这种简单高效的方式组合完成服务。同时Pod对多容器的支持是K8S中最基础的设计理念。在生产环境中，通常是由不同的团队各自开发构建自己的容器镜像，在部署的时候组合成一个微服务对外提供服务。
Pod是K8S集群中所有业务类型的基础，可以把Pod看作运行在K8S集群上的小机器人，不同类型的业务就需要不同类型的小机器人去执行。目前K8S的业务主要可以分为以下几种
- 长期伺服型：long-running
- 批处理型：batch
- 节点后台支撑型：node-daemon
- 有状态应用型：stateful application
上述的几种类型，分别对应的小机器人控制器为：Deployment、Job、DaemonSet 和 StatefulSet (后面将介绍控制器)
三、Pod实现机制
主要有以下两大机制
- 共享网络
- 共享存储
3.1 共享网络
容器本身之间相互隔离的，一般是通过 namespace 和 group 进行隔离，那么Pod里面的容器如何实现通信？
首先需要满足前提条件，也就是容器都在同一个namespace之间
关于Pod实现原理，首先会在Pod会创建一个根容器： pause容器(info容器)，然后我们在创建业务容器 【nginx，redis 等】，在我们创建业务容器的时候，会把它添加到 info容器 中而在 info容器 中会独立出 ip地址，mac地址，port 等信息，然后实现网络的共享
完整步骤如下
- 通过 Pause 容器，把其它业务容器加入到Pause容器里，让所有业务容器在同一个名称空间中，可以实现网络共享
3.2 共享存储
Pod持久化数据，专门存储到某个地方中
引入Volumn数据卷概念，使用数据卷进行持久化存储
使用 Volumn数据卷进行共享存储，案例如下所示
apiversion: v1
kind: Pod
metadata:
name: my-pod
spec:
containers:
- name: write #循环写入1-100
image: centos
command: ["bash","-c","for i in (1..100 );do echo $i >> /data/hello;sleep 1;done"]
volumeMounts: #挂载数据卷
- name: data
mountPath: /data
- name: read #写入读取的数据
image: centos
cominand: ["bash","-c","tail -f /data/hel1o"]
volumeMounts: #挂载数据卷
- name: data
mountPath: /data
volumes: #定义数据卷
- name: data
emptyDir: () #默认是空的
四、Pod镜像拉取策略
拉取策略就是 imagePullPolicy
apiversion: v1
kind: Pod
metadata:
name: mypod
spec:
containers:
- name: nginx
imaae: nainx :1.14
imagePullPolicy: Always
拉取策略(imagePullPolicy)主要分为了以下几种
- IfNotPresent： 默认值，镜像在宿主机上不存在才拉取
- Always： 每次创建Pod都会重新拉取一次镜像
- Never： Pod永远不会主动拉取这个镜像
五、Pod资源限制
也就是我们Pod在进行调度的时候，可以对调度的资源进行限制，例如我们限制 Pod调度是使用的资源是 2C4G，那么在调度对应的node节点时，只会占用对应的资源，对于不满足资源的节点，将不会进行调度
示例
apiversion:v1
kind: Pod
metadata:
name : frontend
spec:
containers:
- name: db
image: mysql
env:
- name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
value: "password"
resources: #资源限制部分
recuests: #request：表示调度所需的资源
memory: "64Mi" #内存
cpu:"250m" #cpu
limits: #limits：表示最大所占用的资源
memory: "128Mi"
cpu: "500m"
六、Pod 生命周期和重启策略
6.1 Pod 的状态
| 状态值 | 说明 |
|---|---|
| Pending | API Server已经创建了该Pod,但Pod中的一个或多个容器的镜像还没有创建，包括镜像下载过程 |
| Running | Pod内所有容器已创建，且至少一个容器处于运行状态、正在启动状态或正在重启状态 |
| Completed | Pod内所有容器均成功执行退出，且不会再重启 |
| Failed | Pod内所有容器均已退出,但至少一个容器退出失败 |
| Unknown | 由于某种原因无法获取Pod状态，例如网络通信不畅s:/iblog.csdn.nakai46385076 |
6.2 Pod 重启策略
因为Pod中包含了很多个容器，假设某个容器初选问题了，那么就会触发Pod重启机制
apiversion: v1
kind: Pod
metadata:
name: dns-test
spec:
containers :
- name: busybox
image: busybox : 1.28.4
args:
- /bin/sh
- -c
- sleep 36000
restartPolicy: Never
重启策略(restartPolicy)主要分为以下三种
- Always： 当容器终止退出后，总是重启容器，默认策略 【nginx等，需要不断提供服务】
- OnFailure： 当容器异常退出（退出状态码非0）时，才重启容器。
- Never： 当容器终止退出，从不重启容器 【批量任务】
七、Pod健康检查
通过容器检查，原来我们使用下面的命令来检查
[root@k8s-master ~]$ kubectl get pods
但是有的时候，程序可能出现了 Java 堆内存溢出，程序还在运行，但是不能对外提供服务了，这个时候就不能通过 容器检查来判断服务是否可用了
这个时候就可以使用应用层面的检查
# 存活检查，如果检查失败，将杀死容器，根据Pod的restartPolicy【重启策略】来操作
livenessProbe
# 就绪检查，如果检查失败，Kubernetes会把Pod从Service endpoints中剔除
readinessProbe
示例
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 /emp/healthy
livenessProbe: #健康检查策略
exec:
command:
- cat
- /tmp/healthy
initialDelaySeconds: 5
periodSeconds: 5
Probe(livenessProbe)支持以下三种检查方式
- http Get：发送HTTP请求，返回200 - 400 范围状态码为成功
- exec：执行Shell命令返回状态码是0为成功
- tcpSocket：发起TCP Socket建立成功
八、Pod调度策略
8.1 创建Pod流程
- 首先创建一个pod，然后创建一个API Server 和 Etcd【把创建出来的信息存储在etcd中】
- 然后创建 Scheduler，监控API Server是否有新的Pod，如果有的话，从etcd读取创建的pod，会通过调度算法，把pod调度某个node上
- 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
8.2 影响Pod调度的属性
8.2.1 Pod资源限制对Pod的调度会有影响
根据request找到足够node节点进行调度
apiversion:v1
kind: Pod
metadata:
name : frontend
spec:
containers:
- name: db
image: mysql
env:
- name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
value: "password"
resources: #资源限制部分
recuests: #request：表示调度所需的资源
memory: "64Mi" #内存
cpu:"250m" #cpu
limits: #limits：表示最大所占用的资源
memory: "128Mi"
cpu: "500m"
8.2.2 节点选择器标签影响Pod调度
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-example
spec:
nodeSelector: #节点选择器
env_role: dev #开发环境
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.15
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
我们可以通过以下命令，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@k8s-master ~]$ kubectl label node k8s-node01 env_role=prod
k8s-node01：节点的名字
env_role：标签的名字
8.2.3 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（存在）、NotIn（不存在）、Exists（存在）、Gt（大于）、Lt（小于）、DoesNotExists（不存在）
反亲和性：就是和亲和性刚刚相反，如 NotIn、DoesNotExists等
8.2.4 污点和污点容忍
概述
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
应用场景
- 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】
查看污点情况
[root@k8s-master ~]$ kubectl describe node k8s-master | grep Taint
Taints: node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule
#NoSchedule值
污点值有三个
- 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
为节点添加污点
语法：
kubectl taint node [nodeName] key=value:污点的三个值
key：名字随便起
value：yes
示例
#查看污点
[root@k8s-master ~]$ kubectl describe node k8s-node01 | grep Taint
Taints:
#删除一个pod,之前创建的
[root@k8s-master ~]$ kubectl delete deployment nginx
#创建一个pod
[root@k8s-master ~]$ kubectl create deployment web --image=nginx
#查看详细信息
[root@k8s-master ~]$ kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
web-5dcb957ccc-9sm2z 1/1 Running 0 60s 10.244.2.6 k8s-node02
#分配到了node02节点上了
#多创建几个,scale 子命令扩宿容副本集的数量。deployment，资源对象，web 指定资源的名称
[root@k8s-master ~]$ kubectl scale deployment web --replicas=5
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
web-5dcb957ccc-9sm2z 1/1 Running 0 5m55s 10.244.2.6 k8s-node02
web-5dcb957ccc-bzdtb 1/1 Running 0 25s 10.244.1.4 k8s-node01
web-5dcb957ccc-kczbb 1/1 Running 0 25s 10.244.2.8 k8s-node02
web-5dcb957ccc-pb7wg 1/1 Running 0 25s 10.244.1.5 k8s-node01
web-5dcb957ccc-qjrd8 1/1 Running 0 25s 10.244.2.7 k8s-node02
#没有加污点，就会分配不同的节点
#为了演示污点，把创建的pod全部删掉
[root@k8s-master ~]$ kubectl delete deployment web
#添加污点
[root@k8s-master ~]$ kubectl taint node k8s-node01 env_role=yes:NoSchedule
[root@k8s-master ~]$ kubectl describe node k8s-node01 | grep Taint
Taints: env_role=yes:NoSchedule
#创建一个pod
[root@k8s-master ~]$ kubectl create deployment web --image=nginx
#查看详细信息
[root@k8s-master ~]$ kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
web-5dcb957ccc-9sm2z 1/1 Running 0 60s 10.244.2.6 k8s-node02
#分配到了node02节点上了
#多创建几个,scale 子命令扩宿容副本集的数量。deployment，资源对象，web 指定资源的名称
[root@k8s-master ~]$ kubectl scale deployment web --replicas=5
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
web-5dcb957ccc-4pr6j 1/1 Running 0 27s 10.244.2.10 k8s-node02
web-5dcb957ccc-h5sp2 1/1 Running 0 27s 10.244.2.12 k8s-node02
web-5dcb957ccc-q2bdz 1/1 Running 0 58s 10.244.2.9 k8s-node02
web-5dcb957ccc-vqpnf 1/1 Running 0 27s 10.244.2.11 k8s-node02
web-5dcb957ccc-wbr44 1/1 Running 0 27s 10.244.2.13 k8s-node02
#全部分配到了node02节点上面
#删除污点
[root@k8s-master ~]$ kubectl taint node k8s-node01 env_role:NoSchedule-
污点容忍
污点容忍就是某个节点可能被调度，也可能不被调度
