Kubernetes------K8S之Pod详解

一、Pod基础概念

Pod是kubernetes中最小的资源管理组件，Pod也是最小化运行容器化应用的资源对象。一个Pod代表着集群中运行的一个进程。kubernetes中其他大多数组件都是围绕着Pod来进行支撑和扩展Pod功能的，例如，用于管理Pod运行的StatefulSet和Deployment等控制器对象，用于暴露Pod应用的Service和Ingress对象，为Pod提供存储的Persistentvolume存储资源对象等。

在Kubrenetes集群中pod有如下两种使用方式:

• 一个Pod中运行一个容器。"每个Pod中一个容器*的模式是最常见的用法﹔在这种使用方式中，你可以把Pod想象成是单个容器的封装，kuberentes管理的是Pod而不是直接管理容器.

• 在一个Pod中同时运行多个容器。一个Pod中也可以同时封装几个需要紧密耦合互相协作的容器，它们之间共享资源。这些在同一个Pod中的容器可以互相协作成为一个service单位，比如一个容器共享文件，另一个"sidecar"容器来更新这些文件。Pod将这些容器的存储资源作为一个实体来管理。

①pod的详解

一个Pod下的容器必须运行于同一节点上。现代容器技术建议一个容器只运行一个进程，该进程在容器中PID命令空间中的进程号为1，可直接接收并处理信号，进程终止时容器生命周期也就结束了。若想在容器内运行多个进程，需要有一个类似Linux操作系统init进程的管控类进程，以树状结构完成多进程的生命周期管理。运行于各自容器内的进程无法直接完成网络通信，这是由于容器间的隔离机制导致，k8s中的Pod资源抽象正是解决此类问题，Pod对象是一组容器的集合，这些容器共享Network、UTS及IPC命令空间，因此具有相同的域名、主机名和网络接口,并可通过IPC直接通信。
 

Pod资源中针对各容器提供网络命令空间等共享机制的是底层基础容器pause，基础容器（也可称为父容器) pause就是为了管理Pod容器间的共享操作，这个父容器需要能够准确地知道如何去创建共享运行环境的容器，还能管理这些容器的生命周期。为了实现这个父容器的构想，kubernetes中，用pause容器来作为一个Pod中所有容器的父容器，这个pause容器有两个核心的功能，一是它提供整个Pod的Linux命名空间的基础。二来启用PID命名空间，它在每个Pod中都作为PID为1l进程（init进程)，并回收僵尸进程。

②pause容器使得Pod中的所有容器可以共享两种资源：网络和存储。

网络:
每个Pod都会被分配一个唯一的IP地址。Pod中的所有容器共享网络空间，包括1P地址和端口。Pod内部的容器可以使用1ocalhot互相通信。Pod中的容器与外界通信时，必须分配共享网络资源（例如i使用宿主机的端口映射)。

存储:
可以Pod指定多个共享的volume。Pod中的所有容器都可以访问共享的volume。Volume也可以用来持久化Pod中的存储资源，以防容器重启后文件丢失。

③通常把Pod分为两类

自主式Pod
这种Pod本身是不能自我修复的，当Pod被创建后（不论是由你直接创建还是被其他controller)，都会被Kuberentes调度到集群的Mode .，直到Pod的进程终止、被删掉、因为缺少资源而被驱逐、或者Node故障之前这个Pod都会一直保持在那个Node 。Pod不会自愈。如果Pod运行的Node 故障，或者是调度器本身故障，这个Pod就会被删除。同样的，如果Pod所在Node缺少资源或者Pod处于维护状态，Pod也会被驱逐。

控制器管理的Pod
Kubernetes使用更高级的称为Controller的抽象层，来管理Pod实例，Controller可以创建和管理多个Pod，提供副本管理、滚动升级和集群级别的自愈能力。例如，如果一个Node故障，Controller就能自动将该节点上的Pod调度到其他健康的Node 上。虽然可以直接使用Pod,但是在Kubernetes中通常是使用controller来管理Pod的。

每个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Fause容器，每个Podi还包含一个或者名个紧密相关的用户业务容器。

kubernetes中的pause容器主要为每个业务容器提供以下功能:

• 在pod中担任Linux命名空间（如网络命令空间)共享的基础;
• 启用PID命名空间,开启init进程。

Kubernetes设计这样的pod概念和特殊组成结构有什么用意??? ? ?

• 原因一:在一组容器作为一个单元的情况下，难以对整体的容器简单地进行判断及有效地进行行动。比如，一个容器死亡了，此时是算整体挂了么?那么引入与业务无关的Pause容器作为Pod的根容器，以它的状态代表着整个容器组的状态，这样就可以解决该问题。
• 原因二:Pod里的多个业务容器共享Pause容器的IP，共享Pause容器挂载的volume，这样简化了业务容器之间的通信问题，也解决了容器之间的文件共享问题。

二、Pod容器的分类

①基础容器( infrastructure container)

//维护整个Pod网络和存储空间
//node节点中操作
//启动一个容器时，k8s会自动启动一个基础容器
cat /opt/kubernetes/cfg/kubelet
– pod-infra-container-image=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google-containers/pause-amd64:3.0

//每次创建Pod 时候就会创建，运行的每一个容器都有一个pause-amd64 的基础容器自动会运行，对于用户是透明的
docker ps -a
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google-containers/pause-amd64:3.0 “/pause”

②初始化容器( initcontainers )

//Init容器必须在应用程序容器启动之前运行完成，而应用程序容器是并行运行的，所以Init容器能够提供了一种简单的阻塞或延迟应用
容器的启动的方法。

Init容器与普通的容器非常像，除了以下两点:
●Init容器总是运行到成功完成为止
●每个Init 容器都必须在下一个Init 容器启动之前成功完成
如果Pod的Init 容器失败，k8s会不断地重启该Pod， 直到Init 容器成功为止。然而，如果Pod
对应的重启策略( restartPolicy)为Never， 它不会重新启动

③业务容器( Maincontainer )

//并行启动
官网示例:
https：//kubernetes.io/docs/concepts/workloads/pods/init-containers/

//特别说明:
●在Pod启动过程中，Init容器会按顺序在网络和数据卷初始化之后启动。每个容器必须在下一个容器启动之前成功退出
●如果由于运行时或失败退出，将导致容器启动失败，它会根据Pod的restartPolicy指定的策略进行重试。然而，如果Pod的restartPolicy
设置为Always，Init容 器失败时会使用RestartPolicy策略
●在所有的Init容器没有成功之前，Pod将不 会变成Ready状态。Init 容器的端口将不会在Service中进行聚集。正在初始化中的Pod处于Pend
ing状态，但应该会将Initializing状态设置为true
●如果Pod重启，所有Init容器必须重新执行
●对Init容器spec的修改被限制在容器image字段， 修改其他字段都不会生效。更改Init容器的image字段， 等价于重启该Pod
●Init容器具有应用容器的所有字段。除了readinessProbe，因为Init容器无法定义不同于完成(completion) 的就绪( readiness)之外的其他状态。这会在验证过程中强制执行
●在Pod中的每个app和Init容器的名称必须唯一;与任何其它容器共享同一个名称，会在验证时抛出错误

//镜像拉取策略( image PullPolicy) :
Pod的核心是运行容器，必须指定容器引擎，比如Docker， 启动容器时，需要拉取镜像，k8s 的镜像拉取策略可以由用户指定:
1、IfNotPresent:在镜像已经存在的情况下，kubelet将不再去拉取镜像，仅当本地缺失时才从仓库中拉取，默认的镜像拉取策略
2、Always: 每次创建Pod 都会重新拉取一次镜像;
3、Never: Pod不会主动拉取这个镜像，仅使用本地镜像
注意:对于标签为“:latest”的镜像文件，其默认的镜像获取策略即为“Always”;而对于其他标签的镜像，其默认策略则为“IfNotPresent"