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kubernetespod详解2

kubernetespod详解2

pod生命周期

我们一般将pod对象从创建至终的这段时间范围称为pod的生命周期，它主要包含下面的过程：
pod创建过程
运行初始化容器（init container）过程
运行主容器（main container）
容器启动后钩子（post start）、容器终止前钩子（pre stop）
容器的存活性探测（liveness probe）、就绪性探测（readiness probe）
pod终止过程

在整个生命周期中，Pod会出现5种状态（相位），分别如下：
• 挂起（Pending）：apiserver已经创建了pod资源对象，但它尚未被调度完成或者仍处于下载镜像的过程中
• 运行中（Running）：pod已经被调度至某节点，并且所有容器都已经被kubelet创建完成
• 成功（Succeeded）：pod中的所有容器都已经成功终止并且不会被重启
• 失败（Failed）：所有容器都已经终止，但至少有一个容器终止失败，即容器返回了非0值的退出状态
• 未知（Unknown）：apiserver无法正常获取到pod对象的状态信息，通常由网络通信失败所导致

创建和终止

pod的创建过程
1、用户通过kubectl或其他api客户端提交需要创建的pod信息给apiServer
2、apiServer开始生成pod对象的信息，并将信息存入etcd，然后返回确认信息至客户端
3、apiServer开始反映etcd中的pod对象的变化，其它组件使用watch机制来跟踪检查apiServer上的变动
4、scheduler发现有新的pod对象要创建，开始为Pod分配主机并将结果信息更新至apiServer
5、node节点上的kubelet发现有pod调度过来，尝试调用docker启动容器，并将结果回送至apiServer
6、apiServer将接收到的pod状态信息存入etcd中

pod的终止过程

用户向apiServer发送删除pod对象的命令
apiServcer中的pod对象信息会随着时间的推移而更新，在宽限期内（默认30s），pod被视为dead
将pod标记为terminating状态
kubelet在监控到pod对象转为terminating状态的同时启动pod关闭过程
节点控制器监控到pod对象的关闭行为时将其从所有匹配到此节点的service资源的节点列表中移除
如果当前pod对象定义了preStop钩子处理器，则在其标记为terminating后即会以同步的方式启动执行
pod对象中的容器进程收到停止信号
宽限期结束后，若pod中还存在仍在运行的进程，那么pod对象会收到立即终止的信号
kubelet请求apiServer将此pod资源的宽限期设置为0从而完成删除操作，此时pod对于用户已不可见

初始化容器

初始化容器是在pod的主容器启动之前要运行的容器，主要是做一些主容器的前置工作，它具有两大特征：
1、初始化容器必须运行完成直至结束，若某初始化容器运行失败，那么kubernetes需要重启它直到成功完成
2、初始化容器必须按照定义的顺序执行，当且仅当前一个成功之后，后面的一个才能运行
初始化容器有很多的应用场景，下面列出的是最常见的几个：
• 提供主容器镜像中不具备的工具程序或自定义代码
• 初始化容器要先于应用容器串行启动并运行完成，因此可用于延后应用容器的启动直至其依赖的条件得到满足
接下来做一个案例，模拟下面这个需求：
假设要以主容器来运行nginx，但是要求在运行nginx之前先要能够连接上mysql和redis所在服务器
为了简化测试，事先规定好mysql(192.168.226.3)和redis(192.168.226.4)服务器的地址
创建pod-initcontainer.yaml，内容如下：


apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-initcontainer
  namespace: lh
spec:
  containers:
  - name: main-container
    image: nginx:latest
    ports:
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
  initContainers:
  - name: test-mysql
    image: busybox:latest
    command: ['sh', '-c', 'until ping 192.168.226.3 -c 1 ; do echo waiting for mysql...; sleep 2; done;']
  - name: test-redis
    image: busybox:latest
    command: ['sh', '-c', 'until ping 192.168.226.4 -c 1 ; do echo waiting for reids...; sleep 2; done;']

创建容器

[root@master ~]# kubectl create -f  pod-initcontainer.yaml
pod/pod-initcontainer created
[root@master ~]# kubectl get pod -n lh
NAME                READY   STATUS     RESTARTS   AGE
pod-initcontainer   0/1     Init:0/2   0          15s
[root@master ~]# kubectl create pod-initcontainer.yaml
......
Events:
  Type    Reason     Age   From               Message
  ----    ------     ----  ----               -------
  Normal  Scheduled  67s   default-scheduler  Successfully assigned lh/pod-initcontainer to node2.example.com
  Normal  Pulling    67s   kubelet            Pulling image "busybox:latest"
  Normal  Pulled     64s   kubelet            Successfully pulled image "busybox:latest" in 2.769871076s
  Normal  Created    64s   kubelet            Created container test-mysql
  Normal  Started    64s   kubelet            Started container test-mysql

此时发现容器无法启动，pod卡在启动第一个初始化容器过程中，后面的容器不会运行

钩子函数

钩子函数能够感知自身生命周期中的事件，并在相应的时刻到来时运行用户指定的程序代码。
kubernetes在主容器的启动之后和停止之前提供了两个钩子函数：
• post start：容器创建之后执行，如果失败了会重启容器
• pre stop ：容器终止之前执行，执行完成之后容器将成功终止，在其完成之前会阻塞删除容器的操作
钩子处理器支持使用下面三种方式定义动作：
Exec命令：在容器内执行一次命令


……
lifecycle:

  postStart: 

    exec:

      command:

      - cat

      - /tmp/healthy

TCPSocket：在当前容器尝试访问指定的socket


……      
lifecycle:

  postStart:

    tcpSocket:

      port: 8080

……

HTTPGet：在当前容器中向某url发起http请求


……
lifecycle:

  postStart:

    httpGet:

      path: / #URI地址

      port: 80 #端口号

      host: 192.168.5.3 #主机地址

      scheme: HTTP #支持的协议，http或者https

……

接下来，以exec方式为例，演示下钩子函数的使用，创建pod-exec.yaml文件

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-hook-exec
  namespace: lh
spec:
  containers:
  - name: main-container
    image: nginx:1.17.1
    ports:
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
    lifecycle:
      postStart: 
        exec: //容器启动时执行修改nginx默认网页类容 
          command: ["/bin/sh", "-c", "echo helloworld > /usr/share/nginx/html/index.html"]
      preStop:
        exec:  //容器停止之前关闭nginx服务
          command: ["/usr/sbin/nginx","-s","quit"]

创建pod


[root@master ~]# kubectl create -f pod-exec.yaml
pod/pod-hook-exec created
[root@master ~]# kubectl get pod -n lh
NAME                READY   STATUS     RESTARTS   AGE
pod-hook-exec       1/1     Running    0          28s

访问pod


[root@master ~]# curl http://10.244.1.14
helloworld

容器探测

容器探测用于检测容器中的应用实例是否正常工作，是保障业务可用性的一种传统机制。如果经过探测，实例的状态不符合预期，那么kubernetes就会把该问题实例" 摘除 "，不承担业务流量。kubernetes提供了两种探针来实现容器探测，分别是：
• liveness probes：存活性探针，用于检测应用实例当前是否处于正常运行状态，如果不是，k8s会重启容器
• readiness probes：就绪性探针，用于检测应用实例当前是否可以接收请求，如果不能，k8s不会转发流量
livenessProbe 决定是否重启容器，readinessProbe 决定是否将请求转发给容器。
上面两种探针目前均支持三种探测方式：
Exec命令：在容器内执行一次命令，如果命令执行的退出码为0，则认为程序正常，否则不正常



……
livenessProbe:

  exec:

    command:

    - cat

    - /tmp/healthy

……

TCPSocket：将会尝试访问一个用户容器的端口，如果能够建立这条连接，则认为程序正常，否则不正常


……      
livenessProbe:

  tcpSocket:

    port: 8080

……

HTTPGet：调用容器内Web应用的URL，如果返回的状态码在200和399之间，则认为程序正常，否则不正常


……
livenessProbe:

  httpGet:

    path: / #URI地址

    port: 80 #端口号

    host: 127.0.0.1 #主机地址

    scheme: HTTP #支持的协议，http或者https

……

下面以liveness probes为例，做几个演示：

exec

创建pod-liveness-exec.yaml



apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-liveness-exec
  namespace: lh
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:latest
    ports: 
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
    livenessProbe:
      exec:
        command: ["/bin/cat","/root/123"]

创建查看效果

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


[root@master ~]# kubectl describe pods pod-liveness-exec -n lh
  Type     Reason     Age               From               Message
  ----     ------     ----              ----               -------
  Normal   Scheduled  44s               default-scheduler  Successfully assigned lh/pod-liveness-exec to node2.example.com
  Warning  Failed     42s               kubelet            Failed to pull image "nginx:latest": rpc error: code = Unknown desc = failed to pull and unpack image "docker.io/library/nginx:latest": failed to resolve reference "docker.io/library/nginx:latest": failed to authorize: failed to fetch anonymous token: Get "https://auth.docker.io/token?scope=repository%3Alibrary%2Fnginx%3Apull&service=registry.docker.io": read tcp 192.168.226.30:57024->44.205.64.79:443: read: connection reset by peer
  Warning  Failed     42s               kubelet            Error: ErrImagePull
  Normal   BackOff    41s               kubelet            Back-off pulling image "nginx:latest"
  Warning  Failed     41s               kubelet            Error: ImagePullBackOff
  Normal   Pulled     25s               kubelet            Successfully pulled image "nginx:latest" in 2.854548687s
  Warning  Unhealthy  4s (x3 over 24s)  kubelet            Liveness probe failed: /bin/cat: /root/123: No such file or directory
  Normal   Killing    4s                kubelet            Container nginx failed liveness probe, will be restarted
  Normal   Pulling    3s (x3 over 43s)  kubelet            Pulling image "nginx:latest"
  Normal   Created    1s (x2 over 25s)  kubelet            Created container nginx
  Normal   Started    1s (x2 over 24s)  kubelet            Started container nginx
  Normal   Pulled     1s                kubelet            Successfully pulled image "nginx:latest" in 2.645598698s
[root@master ~]# kubectl get pod pod-liveness-exec -n lh
NAME                READY   STATUS             RESTARTS      AGE
pod-liveness-exec   0/1     CrashLoopBackOff   4 (31s ago)   3m11s

观察上面的信息就会发现nginx容器启动之后就进行了健康检查检查失败之后，容器被kill掉，然后尝试进行重启，等待一下，再观察pod信息，就可以看到RESTARTS不再是0，而是一直增长

TCPSocket

创建pod-liveness-tcpsocket.yaml


apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-liveness-tcpsocket
  namespace: lh
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:latest
    ports: 
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
    livenessProbe:
      tcpSocket:
        port: 8080

创建并查看效果


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

[root@master ~]# kubectl describe pods pod-liveness-tcpsocket -n lh
.........
Events:
  Type     Reason     Age               From               Message
  ----     ------     ----              ----               -------
  Normal   Scheduled  20s               default-scheduler  Successfully assigned lh/pod-liveness-tcpsocket to node2.example.com
  Normal   Pulling    20s               kubelet            Pulling image "nginx:latest"
  Normal   Pulled     17s               kubelet            Successfully pulled image "nginx:latest" in 2.943589962s
  Normal   Created    17s               kubelet            Created container nginx
  Normal   Started    17s               kubelet            Started container nginx
  Warning  Unhealthy  0s (x2 over 10s)  kubelet            Liveness probe failed: dial tcp 10.244.2.20:8080: connect: connection refused
[root@master ~]# kubectl get pod -n lh
NAME                     READY   STATUS             RESTARTS        AGE
pod-liveness-tcpsocket   0/1     CrashLoopBackOff   4 (11s ago)     2m41s

观察上面的信息，发现尝试访问8080端口,但是失败了稍等一会之后，再观察pod信息，就可以看到RESTARTS不再是0，而是一直增长,当然如果将端口修改成能访问的端口就恢复正常了

HTTPGet

创建pod-liveness-httpget.yaml


apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-liveness-httpget
  namespace: lh
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:latest
    ports:
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
    livenessProbe:
      httpGet: 
        scheme: HTTP 
        port: 80 
        path: /hello

创建pod观看效果



[root@master ~]# kubectl create -f pod-liveness-httpget.yaml
pod/pod-liveness-httpget created
[root@master ~]#  kubectl describe pod pod-liveness-httpget -n lh
Events:
  Type     Reason     Age   From               Message
  ----     ------     ----  ----               -------
  Normal   Scheduled  18s   default-scheduler  Successfully assigned lh/pod-liveness-httpget to node1.example.com
  Normal   Pulling    16s   kubelet            Pulling image "nginx:latest"
  Normal   Pulled     13s   kubelet            Successfully pulled image "nginx:latest" in 2.661896334s
  Normal   Created    13s   kubelet            Created container nginx
  Normal   Started    13s   kubelet            Started container nginx
  Warning  Unhealthy  6s    kubelet            Liveness probe failed: HTTP probe failed with statuscode: 404

观察上面信息，尝试访问路径，但是未找到,出现404错误# 稍等一会之后，再观察pod信息，就可以看到RESTARTS不再是0，而是一直增长


[root@master ~]# kubectl get pod -n lh
NAME                     READY   STATUS             RESTARTS         AGE
pod-liveness-httpget     1/1     Running            2 (6s ago)       68s

至此，已经使用liveness Probe演示了三种探测方式，但是查看livenessProbe的子属性，会发现除了这三种方式，还有一些其他的配置，在这里一并解释下：


[root@master ~]# kubectl explain pod.spec.containers.livenessProbe
FIELDS:
   exec