Pod（基础/init/应用容器）镜像拉取、重启策略

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/2201_75549363/article/details/143430704

一、Pod（1个pause+1/多个应用容器）

1、pod 是 kubernetes 最小的部署单元
2、包含多个容器：1个根容器/父容器/基础容器（pause） + 一个或多个应用容器/业务容器
3、一个pod中的所有容器 共享网络命名空间

Kubrenetes集群中Pod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。

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1进程（init进程），并回收僵尸进程。

二、pause容器（基础/父容器）

功能：使Pod中的所有容器共享网络和存储

1、网络

①、每个 pod 有唯一的IP地址
②、Pod 内所有容器共享网络（Pod 的 IP和端口），能通过 localhost 直接通信
③、与外界通信时，必须使用宿主机的端口映射

2、存储

①、Pod 可以指定多个共享的 Volume（存储），所有容器都可以访问
②、Volume 可以用来持久化存储，确保容器重启后数据不丢失

总结：
每个Pod都有一个特殊的被称为“基础容器”的Pause容器。复制 pod网络和资源存储。除了Pause容器，每个Pod还包含一个或者多个应用容器，他们可以共同工作。

pause容器功能 ****

1、给 Pod 中所有应用容器共享网络（共享IP）和存储资源（共享存储）
2、作为 PID=1 的进程（init 进程）
3、管理容器生命周期、健康检查

Pod结构为什么是1个pause容器+1/多个应用容器

●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，引入与业务无关的 Pause 容器作为 Pod 的基础容器。Pause 容器的状态代表了整个 Pod 的状态。这样，Kubernetes 可以通过监控 Pause 容器的状态来判断整个 Pod 的健康状况，并进行相应的管理操作（如重启、调度等）。

●原因二：Pod里的多个应用容器共享Pause容器的IP（共享网络），Pod 中的所有容器挂载同一个 Volume。简化了应用容器之间的通信问题，也解决了容器之间的共享存储问题。

三、 Pod 类型

1、自主式Pod

直接创建的pod，不被控制器管理，副本数量没有期望值；
不会自愈，挂了不会重新拉起

2、控制器管理的Pod

控制器管理的Pod，副本数量一直保持期望值；
能自愈，挂了会重新拉起

四、容器的分类

1、pause 基础容器

//维护整个 Pod 网络和存储空间
//node 节点中操作
//启动一个Pod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Pod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

2、init 初始化容器（串行）

init 容器必须在应用程序容器启动之前串行运行完成，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（因为 init容器挂了会一直重启）。

init 容器特点

●iInit 容器总是运行到成功完成为止

init 启动 --》运行 --》结束 --》退出成功 --》再运行下一个 init （类似于串行）

●每个 Init 容器都必须在下一个 init 容器启动之前成功完成启动和退出
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。

init 的容器作用

因为init容器具有与应用容器分离的单独镜像，其启动相关代码具有如下优势：
●Init 容器可以包含一些安装过程中应用容器中不存在的实用工具或个性化代码。例如，没有必要仅为了在安装过程中使用类似 sed、 awk、 python 或 dig 这样的工具而去FROM 一个镜像来生成一个新的镜像。

●Init 容器可以安全地运行这些工具，避免这些工具导致应用镜像的安全性降低。

●应用镜像的创建者和部署者可以各自独立工作，而没有必要联合构建一个单独的应用镜像。

●Init 容器能以不同于Pod内应用容器的文件系统视图运行。因此，Init容器可具有访问 Secrets 的权限，而应用容器不能够访问。

●由于 Init 容器必须在应用容器启动之前运行完成，因此 Init 容器提供了一种机制来阻塞或延迟应用容器的启动，直到满足了一组先决条件。一旦前置条件满足，Pod内的所有的应用容器会并行启动。

3、应用容器（并行）

在所有 init 初始化容器（串行）启动和退出后，应用容器才会并行启动

官网示例：
https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/workloads/pods/init-containers/

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata: #属性
name: myapp-pod
labels: #标签
app: myapp #有命名空间可以加 namespace
spec:
containers: #应用容器（在init进程运行结束后运行）
- name: myapp-container
image: busybox:1.28
command: ['sh', '-c', 'echo The app is running! && sleep 3600']
initContainers: #初始化容器
- name: init-myservice
image: busybox:1.28
command: ['sh', '-c', 'until nslookup myservice; do echo waiting for myservice; sleep 2; done;']
- name: init-mydb
image: busybox:1.28
command: ['sh', '-c', 'until nslookup mydb; do echo waiting for mydb; sleep 2; done;']

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

定义了一个具有 2 个 Init 容器的简单 Pod。第一个等待 myservice 启动，第二个等待 mydb 启动。一旦这两个 Init容器都启动完成，Pod 将启动 spec 中的应用容器。

1、查看pod

kubectl get pod

2、kubectl describe、kubectl logs 查看运行不成功原因

kubectl describe pod myapp-pod

kubectl logs myapp-pod -c init-mydb

报错无法解析 service ，需要创建 2个init初始化进程 service（kubectl expose）

解决：创建 myservice 和 mydb

kubectl expose pod myapp --name=myservice --port=80 --target-port=80 --type=NodePort

方法一：

kubectl expose pod myapp --name=mydb --port=80 --target-port=80 --type=NodePort

方法二：

kubectl edit svc myservice #查看myserice配置，复制yaml
vim mydb.yaml #把复制的yaml粘贴到 mydb.yaml，并删除一些
kubectl apply -f mydb.yaml
kubectl get svc

kubectl get pod #容器创建成功

//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Pending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。

五、镜像拉取策略（ifNotPresent、Always、Never）

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 不会主动拉取镜像，仅使用本地镜像。

nginx:latest --》Always
当镜像的标签是 latest 或者没有指定标签时，默认的镜像拉取策略是 Always
nginx:1.14 --》IfNotPresent
当镜像的标签不是 latest 时，默认的镜像拉取策略是 IfNotPresent

官方示例：
https://kubernetes.io/docs/concepts/containers/images

创建测试案例

vim pod1.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-test1
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx
imagePullPolicy: Always
command: [ "echo", "SUCCESS" ]

kubectl create -f pod1.yaml

kubectl get pods -o wide
pod-test1 0/1 CrashLoopBackOff 4 3m33s
//此时 Pod 的状态异常，原因是 echo 执行完进程终止，容器生命周期也就结束了

kubectl describe pod pod-test1

//可以发现 Pod 中的容器在生命周期结束后，由于 Pod 的重启策略为 Always，容器再次重启了，并且又重新开始拉取镜像

//修改 pod1.yaml 文件
vim pod1.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-test1
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.14 #修改 nginx 镜像版本
imagePullPolicy: Always
#command: [ "echo", "SUCCESS" ] #删除

//删除原有的资源
kubectl delete -f pod1.yaml

//更新资源
kubectl apply -f pod1.yaml

//查看 Pod 状态
kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE
pod-test1 1/1 Running 0 33s 172.17.36.4 192.168.80.11 <none>

//在任意 node 节点上使用 curl 查看头部信息
curl -I http://172.17.36.4
HTTP/1.1 200 OK
Server: nginx/1.14.2

六、重启策略（Always、OnFailure、Never）

当 Pod 中的容器退出时通过节点上的 kubelet 重启容器。适用于 Pod 中的所有容器。
1、Always（默认策略）：当容器终止退出后，总是重启容器
2、OnFailure：当容器异常退出（退出状态码非0）时，重启容器；正常退出则不重启容器
3、Never：当容器终止退出，从不重启容器。
#注意：K8S 中不支持重启 Pod 资源，只有删除重建

kubectl edit deployment nginx-deployment
......
restartPolicy: Always // restartPolicy 重启策略和 cotainer在同一层

//示例

vim pod2.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: foo
spec:
containers:
- name: busybox
image: busybox
args:
- /bin/sh
- -c
- sleep 30; exit 3

kubectl apply -f pod3.yaml

//查看Pod状态，等容器启动后30秒后执行exit退出进程进入error状态，就会重启次数加1
kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
foo 1/1 Running 1 50s

kubectl delete -f pod2.yaml

vim pod2.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: foo
spec:
containers:
- name: busybox
image: busybox
args:
- /bin/sh
- -c
- sleep 30; exit 3
restartPolicy: Never #注意：跟container同一个级别

kubectl apply -f pod2.yaml

//容器进入error状态不会进行重启
kubectl get pods -w

扩展实验

---------- 部署 harbor 创建私有项目 ----------
//在 Docker harbor 节点（192.168.10.23）上操作
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0

yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
yum install -y docker-ce
systemctl start docker.service
systemctl enable docker.service
docker version

//上传 docker-compose 和 harbor-offline-installer-v1.2.2.tgz 到 /opt 目录中
cd /opt
chmod +x docker-compose
mv docker-compose /usr/local/bin/

//部署 Harbor 服务
tar zxvf harbor-offline-installer-v1.2.2.tgz -C /usr/local/
vim /usr/local/harbor/harbor.cfg
--5行--修改，设置为Harbor服务器的IP地址或者域名
hostname = 192.168.10.23

cd /usr/local/harbor/
./install.sh

//在 Harbor 中创建一个新项目
（1）浏览器访问：http://192.168.10.23 登录 Harbor WEB UI 界面，默认的管理员用户名和密码是 admin/Harbor12345
（2）输入用户名和密码登录界面后可以创建一个新项目。点击“+项目”按钮
（3）填写项目名称为“kgc-project”，点击“确定”按钮，创建新项目

//在每个 node 节点配置连接私有仓库（注意每行后面的逗号要添加）
cat > /etc/docker/daemon.json <<EOF
{
"registry-mirrors": ["https://6ijb8ubo.mirror.aliyuncs.com"],
"insecure-registries":["192.168.10.23"]
}
EOF

systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

//在每个 node 节点登录 harbor 私有仓库
docker login -u admin -p harbor12345 http://192.168.10.23

//在一个 node 节点下载 Tomcat 镜像进行推送
docker pull tomcat:8.0.52
docker images

docker tag tomcat:8.0.52 192.168.10.23/kgc-project/tomcat:v1
docker images

docker push 192.168.10.23/kgc-project/tomcat:v1

//查看登陆凭据
cat /root/.docker/config.json | base64 -w 0 #base64 -w 0：进行 base64 加密并禁止自动换行
ewoJImF1dGhzIjogewoJCSIxOTIuMTY4LjE5NS44MCI6IHsKCQkJImF1dGgiOiAiWVdSdGFXNDZTR0Z5WW05eU1USXpORFU9IgoJCX0KCX0sCgkiSHR0cEhlYWRlcnMiOiB7CgkJIlVzZXItQWdlbnQiOiAiRG9ja2VyLUNsaWVudC8xOS4wMy41IChsaW51eCkiCgl9Cn0=

//创建 harbor 登录凭据资源清单，用于 K8S 访问 Harbor 私服拉取镜像所需要的密钥权限凭证 secret 资源
vim harbor-pull-secret.yaml
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
name: harbor-pull-secret
data:
.dockerconfigjson: ewoJImF1dGhzIjogewoJCSIxOTIuMTY4LjE5NS44MCI6IHsKCQkJImF1dGgiOiAiWVdSdGFXNDZTR0Z5WW05eU1USXpORFU9IgoJCX0KCX0sCgkiSHR0cEhlYWRlcnMiOiB7CgkJIlVzZXItQWdlbnQiOiAiRG9ja2VyLUNsaWVudC8xOS4wMy41IChsaW51eCkiCgl9Cn0= #复制粘贴上述查看的登陆凭据
type: kubernetes.io/dockerconfigjson

//创建 secret 资源
kubectl create -f harbor-pull-secret.yaml

//查看 secret 资源
kubectl get secret

//创建资源从 harbor 中下载镜像
cd /opt/demo
vim tomcat-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: my-tomcat
spec:
replicas: 2
selector:
matchLabels:
app: my-tomcat
template:
metadata:
labels:
app: my-tomcat
spec:
imagePullSecrets:                       #添加 K8S 访问 Harbor 私服拉取镜像所需要的 secret 资源选项
- name: harbor-pull-secret           #指定 secret 资源名称
containers:
- name: my-tomcat
image: 192.168.10.23/kgc-project/tomcat:v1       #指定 harbor 中的镜像名
ports:
- containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: my-tomcat
spec:
type: NodePort
ports:
- port: 8080
targetPort: 8080
nodePort: 31111
selector:
app: my-tomcat