掌握 K8s Pod 基础应用 (一)

正文

Pod 介绍

Pod结构

每个Pod中都可以包含一个或者多个容器,这些容器可以分为两类:

  • 用户程序所在的容器,数量可多可少

  • Pause容器,这是每个Pod都会有的一个根容器,它的作用有两个:

    • 可以以它为依据,评估整个Pod的健康状态

    • 可以在根容器上设置Ip地址,其它容器都此Ip(Pod IP),以实现Pod内部的网路通信

      
             
             
      这里是Pod内部的通讯,Pod的之间的通讯采用虚拟二层网络技术来实现,我们当前环境用的是Flannel
Pod定义

下面是Pod的资源清单:


   
   
apiVersion: v1 #必选,版本号,例如v1
kind: Pod   #必选,资源类型,例如 Pod
metadata:   #必选,元数据
name: string #必选,Pod名称
namespace: string #Pod所属的命名空间,默认为"default"
labels:    #自定义标签列表
- name: string  
spec: #必选,Pod中容器的详细定义
containers: #必选,Pod中容器列表
- name: string #必选,容器名称
image: string #必选,容器的镜像名称
imagePullPolicy: [ Always|Never|IfNotPresent ] #获取镜像的策略
command: [string] #容器的启动命令列表,如不指定,使用打包时使用的启动命令
args: [string] #容器的启动命令参数列表
workingDir: string #容器的工作目录
volumeMounts: #挂载到容器内部的存储卷配置
- name: string #引用pod定义的共享存储卷的名称,需用volumes[]部分定义的的卷名
mountPath: string #存储卷在容器内mount的绝对路径,应少于512字符
readOnly: boolean #是否为只读模式
ports: #需要暴露的端口库号列表
- name: string #端口的名称
containerPort: int #容器需要监听的端口号
hostPort: int #容器所在主机需要监听的端口号,默认与Container相同
protocol: string #端口协议,支持TCP和UDP,默认TCP
env: #容器运行前需设置的环境变量列表
- name: string #环境变量名称
value: string #环境变量的值
resources: #资源限制和请求的设置
limits: #资源限制的设置
cpu: string #Cpu的限制,单位为core数,将用于docker run --cpu-shares参数
memory: string #内存限制,单位可以为Mib/Gib,将用于docker run --memory参数
requests: #资源请求的设置
cpu: string #Cpu请求,容器启动的初始可用数量
memory: string #内存请求,容器启动的初始可用数量
lifecycle: #生命周期钩子
postStart: #容器启动后立即执行此钩子,如果执行失败,会根据重启策略进行重启
preStop: #容器终止前执行此钩子,无论结果如何,容器都会终止
livenessProbe: #对Pod内各容器健康检查的设置,当探测无响应几次后将自动重启该容器
exec:   #对Pod容器内检查方式设置为exec方式
command: [string] #exec方式需要制定的命令或脚本
httpGet: #对Pod内个容器健康检查方法设置为HttpGet,需要制定Path、port
path: string
port: number
host: string
scheme: string
HttpHeaders:
- name: string
value: string
tcpSocket: #对Pod内个容器健康检查方式设置为tcpSocket方式
port: number
initialDelaySeconds: 0 #容器启动完成后首次探测的时间,单位为秒
timeoutSeconds: 0    #对容器健康检查探测等待响应的超时时间,单位秒,默认1秒
periodSeconds: 0    #对容器监控检查的定期探测时间设置,单位秒,默认10秒一次
successThreshold: 0
failureThreshold: 0
securityContext:
privileged: false
restartPolicy: [Always | Never | OnFailure] #Pod的重启策略
nodeName: <string> #设置NodeName表示将该Pod调度到指定到名称的node节点上
nodeSelector: obeject #设置NodeSelector表示将该Pod调度到包含这个label的node上
imagePullSecrets: #Pull镜像时使用的secret名称,以key:secretkey格式指定
- name: string
hostNetwork: false #是否使用主机网络模式,默认为false,如果设置为true,表示使用宿主机网络
volumes: #在该pod上定义共享存储卷列表
- name: string #共享存储卷名称 (volumes类型有很多种)
emptyDir: {} #类型为emtyDir的存储卷,与Pod同生命周期的一个临时目录。为空值
hostPath: string #类型为hostPath的存储卷,表示挂载Pod所在宿主机的目录
path: string    #Pod所在宿主机的目录,将被用于同期中mount的目录
secret:    #类型为secret的存储卷,挂载集群与定义的secret对象到容器内部
scretname: string
items:
- key: string
path: string
configMap: #类型为configMap的存储卷,挂载预定义的configMap对象到容器内部
name: string
items:
- key: string
path: string

   
   
#小提示:
# 在这里,可通过一个命令来查看每种资源的可配置项
# kubectl explain 资源类型 查看某种资源可以配置的一级属性
# kubectl explain 资源类型.属性 查看属性的子属性
[root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod
KIND: Pod
VERSION: v1
FIELDS:
apiVersion <string>
kind <string>
metadata <Object>
spec <Object>
status <Object>
[root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod.metadata
KIND: Pod
VERSION: v1
RESOURCE: metadata <Object>
FIELDS:
annotations <map[string]string>
clusterName <string>
creationTimestamp <string>
deletionGracePeriodSeconds <integer>
deletionTimestamp <string>
finalizers <[]string>
generateName <string>
generation <integer>
labels <map[string]string>
managedFields <[]Object>
name <string>
namespace <string>
ownerReferences <[]Object>
resourceVersion <string>
selfLink <string>
uid <string>

在kubernetes中基本所有资源的一级属性都是一样的,主要包含5部分:

  • apiVersion 版本,由kubernetes内部定义,版本号必须可以用 kubectl api-versions 查询到

  • kind 类型,由kubernetes内部定义,版本号必须可以用 kubectl api-resources 查询到

  • metadata 元数据,主要是资源标识和说明,常用的有name、namespace、labels等

    • spec 描述,这是配置中最重要的一部分,里面是对各种资源配置的详细描述

      • status 状态信息,里面的内容不需要定义,由kubernetes自动生成

        在上面的属性中,spec是接下来研究的重点,继续看下它的常见子属性:

        • containers <[]Object> 容器列表,用于定义容器的详细信息

        • nodeName 根据nodeName的值将pod调度到指定的Node节点上

        • nodeSelector <map[]> 根据NodeSelector中定义的信息选择将该Pod调度到包含这些label的Node 上

        • hostNetwork 是否使用主机网络模式,默认为false,如果设置为true,表示使用宿主机网络

        • volumes <[]Object> 存储卷,用于定义Pod上面挂在的存储信息

        • restartPolicy 重启策略,表示Pod在遇到故障的时候的处理策略

        Pod配置

        本文主要来研究pod.spec.containers属性,这也是pod配置中最为关键的一项配置。

        
                     
                     
        [root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod.spec.containers
        KIND: Pod
        VERSION: v1
        RESOURCE: containers <[]Object> # 数组,代表可以有多个容器
        FIELDS:
        name <string> # 容器名称
        image <string> # 容器需要的镜像地址
        imagePullPolicy <string> # 镜像拉取策略
        command <[]string> # 容器的启动命令列表,如不指定,使用打包时使用的启动命令
        args <[]string> # 容器的启动命令需要的参数列表
        env <[]Object> # 容器环境变量的配置
        ports <[]Object> # 容器需要暴露的端口号列表
        resources <Object> # 资源限制和资源请求的设置
        基本配置

        创建pod-base.yaml文件,内容如下:

        
                     
                     
        apiVersion: v1
        kind: Pod
        metadata:
        name: pod-base
        namespace: dev
        labels:
        user: wenc
        spec:
        containers:
        - name: nginx
        image: nginx:1.18.0
        - name: busybox
        image: busybox:1.30

        上面定义了一个比较简单Pod的配置,里面有两个容器:

        • nginx:用1.18.0版本的nginx镜像创建,(nginx是一个轻量级web容器)

        • busybox:用1.30版本的busybox镜像创建,(busybox是一个小巧的linux命令集合)

        
                     
                     
        # 创建Pod
        [root@k8s-master01 pod]# kubectl apply -f pod-base.yaml
        pod/pod-base created
        # 查看Pod状况
        # READY 1/2 : 表示当前Pod中有2个容器,其中1个准备就绪,1个未就绪
        # RESTARTS : 重启次数,因为有1个容器故障了,Pod一直在重启试图恢复它
        [root@k8s-master01 pod]# kubectl get pod -n dev
        NAME READY STATUS RESTARTS AGE
        pod-base 1/2 Running 4 95s
        # 可以通过describe查看内部的详情
        # 此时已经运行起来了一个基本的Pod,虽然它暂时有问题
        [root@k8s-master01 pod]# kubectl describe pod pod-base -n dev
        镜像拉取

        创建pod-imagepullpolicy.yaml文件,内容如下:

        
                     
                     
        apiVersion: v1
        kind: Pod
        metadata:
        name: pod-imagepullpolicy
        namespace: dev
        spec:
        containers:
        - name: nginx
        image: nginx:1.18.0
        imagePullPolicy: Never # 用于设置镜像拉取策略
        - name: busybox
        image: busybox:1.30

        imagePullPolicy,用于设置镜像拉取策略,kubernetes支持配置三种拉取策略:

        • Always:总是从远程仓库拉取镜像(一直远程下载)

        • IfNotPresent:本地有则使用本地镜像,本地没有则从远程仓库拉取镜像(本地有就本地 本地没远程下载)

        • Never:只使用本地镜像,从不去远程仓库拉取,本地没有就报错 (一直使用本地)

        默认值说明:

        如果镜像tag为具体版本号, 默认策略是:IfNotPresent

        如果镜像tag为:latest(最终版本) ,默认策略是always

        
                     
                     
        # 创建Pod
        [root@k8s-master01 pod]# kubectl create -f pod-imagepullpolicy.yaml
        pod/pod-imagepullpolicy created
        # 查看Pod详情
        # 此时明显可以看到nginx镜像有一步Pulling image "nginx:1.18.0"的过程
        [root@k8s-master01 pod]# kubectl describe pod pod-imagepullpolicy -n dev
        ......
        Events:
        Type Reason Age From Message
        ---- ------ ---- ---- -------
        Normal Scheduled <unknown> default-scheduler Successfully assigned dev/pod-imagePullPolicy to node1
        Normal Pulling 32s kubelet, node1 Pulling image "nginx:1.18.0"
        Normal Pulled 26s kubelet, node1 Successfully pulled image "nginx:1.18.0"
        Normal Created 26s kubelet, node1 Created container nginx
        Normal Started 25s kubelet, node1 Started container nginx
        Normal Pulled 7s (x3 over 25s) kubelet, node1 Container image "busybox:1.30" already present on machine
        Normal Created 7s (x3 over 25s) kubelet, node1 Created container busybox
        Normal Started 7s (x3 over 25s) kubelet, node1 Started container busybox
        启动命令

        在前面的案例中,一直有一个问题没有解决,就是的busybox容器一直没有成功运行,那么到底是什么原因导致这个容器的故障呢?

        原来busybox并不是一个程序,而是类似于一个工具类的集合,kubernetes集群启动管理后,它会自动关闭。解决方法就是让其一直在运行,这就用到了command配置。

        创建pod-command.yaml文件,内容如下:

        
                     
                     
        apiVersion: v1
        kind: Pod
        metadata:
        name: pod-command
        namespace: dev
        spec:
        containers:
        - name: nginx
        image: nginx:1.18.0
        - name: busybox
        image: busybox:1.30
        command: ["/bin/sh","-c","touch /tmp/hello.txt;while true;do /bin/echo $(date +%T) >> /tmp/hello.txt; sleep 3; done;"]

        command,用于在pod中的容器初始化完毕之后运行一个命令。

        稍微解释下上面命令的意思:

        "/bin/sh","-c", 使用sh执行命令

        touch /tmp/hello.txt; 创建一个/tmp/hello.txt 文件

        while true;do /bin/echo $(date +%T) >> /tmp/hello.txt; sleep 3; done; 每隔3秒向文件中写入当前时间

        
                     
                     
        # 创建Pod
        [root@k8s-master01 pod]# kubectl create -f pod-command.yaml
        pod/pod-command created
        # 查看Pod状态
        # 此时发现两个pod都正常运行了
        [root@k8s-master01 pod]# kubectl get pods pod-command -n dev
        NAME READY STATUS RESTARTS AGE
        pod-command 2/2 Runing 0 2s
        # 进入pod中的busybox容器,查看文件内容
        # 补充一个命令: kubectl exec pod名称 -n 命名空间 -it -c 容器名称 /bin/sh 在容器内部执行命令
        # 使用这个命令就可以进入某个容器的内部,然后进行相关操作了
        # 比如,可以查看txt文件的内容
        [root@k8s-master01 pod]# kubectl exec pod-command -n dev -it -c busybox /bin/sh
        / # tail -f /tmp/hello.txt
        14:44:19
        14:44:22
        14:44:25
        
                     
                     
        特别说明:
        通过上面发现command已经可以完成启动命令和传递参数的功能,为什么这里还要提供一个args选项,用于传递参数呢?
        这其实跟docker有点关系,kubernetes中的command、args两项其实是实现覆盖Dockerfile中ENTRYPOINT的功能。
        1 如果command和args均没有写,那么用Dockerfile的配置。
        2 如果command写了,但args没有写,那么Dockerfile默认的配置会被忽略,执行输入的command
        3 如果command没写,但args写了,那么Dockerfile中配置的ENTRYPOINT的命令会被执行,使用当前args的参数
        4 如果command和args都写了,那么Dockerfile的配置被忽略,执行command并追加上args参数
        环境变量

        创建pod-env.yaml文件,内容如下:

        
                     
                     
        apiVersion: v1
        kind: Pod
        metadata:
        name: pod-env
        namespace: dev
        spec:
        containers:
        - name: busybox
        image: busybox:1.30
        command: ["/bin/sh","-c","while true;do /bin/echo $(date +%T);sleep 60; done;"]
        env: # 设置环境变量列表
        - name: "username"
        value: "admin"
        - name: "password"
        value: "123456"

        env,环境变量,用于在pod中的容器设置环境变量。

        
                     
                     
        # 创建Pod
        [root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-env.yaml
        pod/pod-env created
        # 进入容器,输出环境变量
        [root@k8s-master01 ~]# kubectl exec pod-env -n dev -c busybox -it /bin/sh
        / # echo $username
        admin
        / # echo $password
        123456

        这种方式不是很推荐,推荐将这些配置单独存储在配置文件中,这种方式将在后面介绍。

        端口设置

        本文来介绍容器的端口设置,也就是containers的ports选项。

        首先看下ports支持的子选项:

        
                     
                     
        [root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod.spec.containers.ports
        KIND: Pod
        VERSION: v1
        RESOURCE: ports <[]Object>
        FIELDS:
        name <string> # 端口名称,如果指定,必须保证name在pod中是唯一的
        containerPort<integer> # 容器要监听的端口(0<x<65536)
        hostPort <integer> # 容器要在主机上公开的端口,如果设置,主机上只能运行容器的一个副本(一般省略)
        hostIP <string> # 要将外部端口绑定到的主机IP(一般省略)
        protocol <string> # 端口协议。必须是UDP、TCP或SCTP。默认为“TCP”。

        接下来,编写一个测试案例,创建pod-ports.yaml

        
                     
                     
        apiVersion: v1
        kind: Pod
        metadata:
        name: pod-ports
        namespace: dev
        spec:
        containers:
        - name: nginx
        image: nginx:1.18.0
        ports: # 设置容器暴露的端口列表
        - name: nginx-port
        containerPort: 80
        protocol: TCP
        
                     
                     
        # 创建Pod
        [root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-ports.yaml
        pod/pod-ports created
        # 查看pod
        # 在下面可以明显看到配置信息
        [root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod pod-ports -n dev -o yaml
        ......
        spec:
        containers:
        - image: nginx:1.18.0
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        name: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
        name: nginx-port
        protocol: TCP
        ......

        访问容器中的程序需要使用的是Podip:containerPort

        资源配额

        容器中的程序要运行,肯定是要占用一定资源的,比如cpu和内存等,如果不对某个容器的资源做限制,那么它就可能吃掉大量资源,导致其它容器无法运行。针对这种情况,kubernetes提供了对内存和cpu的资源进行配额的机制,这种机制主要通过resources选项实现,他有两个子选项:

        • limits:用于限制运行时容器的最大占用资源,当容器占用资源超过limits时会被终止,并进行重启

        • requests :用于设置容器需要的最小资源,如果环境资源不够,容器将无法启动

        可以通过上面两个选项设置资源的上下限。

        接下来,编写一个测试案例,创建pod-resources.yaml

        
                     
                     
        apiVersion: v1
        kind: Pod
        metadata:
        name: pod-resources
        namespace: dev
        spec:
        containers:
        - name: nginx
        image: nginx:1.18.0
        resources: # 资源配额
        limits: # 限制资源(上限)
        cpu: "2" # CPU限制,单位是core数
        memory: "10Gi" # 内存限制
        requests: # 请求资源(下限)
        cpu: "1" # CPU限制,单位是core数
        memory: "10Mi" # 内存限制

        在这对cpu和memory的单位做一个说明:

        • cpu:core数,可以为整数或小数

        • memory: 内存大小,可以使用Gi、Mi、G、M等形式

        
                     
                     
        # 运行Pod
        [root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-resources.yaml
        pod/pod-resources created
        # 查看发现pod运行正常
        [root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod pod-resources -n dev
        NAME READY STATUS RESTARTS AGE
        pod-resources 1/1 Running 0 39s
        # 接下来,停止Pod
        [root@k8s-master01 ~]# kubectl delete -f pod-resources.yaml
        pod "pod-resources" deleted
        # 编辑pod,修改resources.requests.memory的值为10Gi
        [root@k8s-master01 ~]# vim pod-resources.yaml
        # 再次启动pod
        [root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-resources.yaml
        pod/pod-resources created
        # 查看Pod状态,发现Pod启动失败
        [root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod pod-resources -n dev -o wide
        NAME READY STATUS RESTARTS AGE
        pod-resources 0/1 Pending 0 20s
        # 查看pod详情会发现,如下提示
        [root@k8s-master01 ~]# kubectl describe pod pod-resources -n dev
        ......
        Warning FailedScheduling 35s default-scheduler 0/3 nodes are available: 1 node(s) had taint {node-role.kubernetes.io/master: },
        that the pod didn't tolerate, 2 Insufficient memory.(内存不足)

原创作者: zhangwencheng 转载于: https://www.cnblogs.com/zhangwencheng/p/18762140
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