Kubernetes（k8s）pod详解
目录[*]一、简介
[*]二、Pod实现机制与设计模式
[*]三、镜像拉取策略
[*]四、资源限制
[*]五、重启策略
[*]六、 健康检查
[*]七、调度策略
[*]1）nodeName
[*]2）nodeSelector
[*]3）taint（污点）与tolerations（容忍）
[*]八、Pod状态
[*]1）Pod常见状态
[*]2）Pod 其它状态详细说明
一、简介
在Kubernetes集群中，Pod是所有业务类型的基础，也是K8S管理的最小单位级，它是一个或多个容器的组合。这些容器共享存储、网络和命名空间，以及如何运行的规范。在Pod中，所有容器都被统一安排和调度，并运行在共享的上下文中。对于具体应用而言，Pod是它们的逻辑主机，Pod包含业务相关的多个应用容器。
二、Pod实现机制与设计模式
每个Pod都有一个特殊的被称为"根容器"的Pause 容器（Pause容器，又叫Infrastructure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还包含一个或者多个紧密相关的用户业务容器。
https://img2022.cnblogs.com/blog/1601821/202206/1601821-20220611200805588-1573240230.png
众所周知，容器之间是通过Namespace隔离的，Pod要想解决上述应用场景，那么就要让Pod里的容器之间高效共享。
具体分为两个部分：网络和存储
[*]共享网络
kubernetes的解法是这样的：会在每个Pod里先启动一个infra container小容器，然后让其他的容器连接进来这个网络命名空间，然后其他容器看到的网络试图就完全一样了，即网络设备、IP地址、Mac地址等，这就是解决网络共享问题。在Pod的IP地址就是infra container的IP地址。
[*]共享存储
比如有两个容器，一个是nginx，另一个是普通的容器，普通容器要想访问nginx里的文件，就需要nginx容器将共享目录通过volume挂载出来，然后让普通容器挂载的这个volume，最后大家看到这个共享目录的内容一样。
例如：
# pod-write-read.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: my-pod
spec:
containers:
- name: write
image: centos
command: ["bash","-c","for i in {1..100};do echo $i >> /data/hello;sleep 1;done"]
volumeMounts:
- name: data
mountPath: /data
- name: read
image: centos
command: ["bash","-c","tail -f /data/hello"]
volumeMounts:
- name: data
mountPath: /data
volumes:
- name: data
emptyDir: {}上述示例中有两个容器，write容器负责提供数据，read消费数据，通过数据卷将写入数据的目录和读取数据的目录都放到了该卷中，这样每个容器都能看到该目录。
验证：
$ kubectl apply -f pod-write-read.yaml
$ kubectl logs my-pod -c read -f在Pod中容器分为以下几个类型：
[*]Infrastructure Container：基础容器，维护整个Pod网络空间，对用户不可见
[*]InitContainers：初始化容器，先于业务容器开始执行，一般用于业务容器的初始化工作
[*]Containers：业务容器，具体跑应用程序的镜像
三、镜像拉取策略
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod001
spec:
containers:
- name: busybox001
image: busybox
imagePullPolicy: IfNotPresentimagePullPolicy 字段有三个可选值：
[*]IfNotPresent：镜像在宿主机上不存在时才拉取
[*]Always：默认值,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
注意，这里的重启是指在Pod所在Node上面本地重启，并不会调度到其他Node上去。
四、资源限制
Pod资源配额有两种：
申请配额：调度时使用，参考是否有节点满足该配置
[*]spec.containers[].resources.limits.cpu
[*]spec.containers[].resources.limits.memory
限制配额：容器能使用的最大配置
[*]spec.containers[].resources.requests.cpu
[*]spec.containers[].resources.requests.memory
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod002
spec:
containers:
- name: busybox002
image: busybox
resources:
requests:
memory: "64Mi"
cpu: "250m"
limits:
memory: "128Mi"
cpu: "500m"其中cpu值比较抽象，可以这么理解：
1核=1000m
1.5核=1500m
那上面限制配置就是1核的二分之一（500m），即该容器最大使用半核CPU。
该值也可以写成浮点数，更容易理解：
半核=0.5
1核=1
1.5核=1.5
五、重启策略
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod003
spec:
containers:
- name: busybox003
image: busybox
restartPolicy: AlwaysrestartPolicy字段有三个可选值：
[*]Always：当容器终止退出后，总是重启容器，默认策略。
[*]OnFailure：当容器异常退出（退出状态码非0）时，才重启容器。适于job
[*]Never：当容器终止退出，从不重启容器。适于job
六、 健康检查
默认情况下，kubelet 根据容器状态作为健康依据，但不能容器中应用程序状态，例如程序假死。这就会导致无法提供服务，丢失流量。因此引入健康检查机制确保容器健康存活。
健康检查有两种类型：
[*]livenessProbe
如果检查失败，将杀死容器，根据Pod的restartPolicy来操作。
[*]readinessProbe
如果检查失败，Kubernetes会把Pod从service endpoints中剔除。
这两种类型支持三种检查方法：
[*]httpGet
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。
# health-check.yaml
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 /tmp/healthy; sleep 60
livenessProbe:
exec:
command:
- cat
- /tmp/healthy
initialDelaySeconds: 5
periodSeconds: 5上述示例：启动容器第一件事在容器内创建文件，停止30s，删除该文件，再停止60s，确保容器还在运行中。
验证现象：容器启动正常，30s后异常，会restartPolicy策略自动重建，容器继续正常，反复现象。
$ kubectl apply -f health-check.yaml
$ kubectl describe pod liveness-exec
$ 七、调度策略
先看下创建一个Pod的工作流程： create pod -> apiserver -> write etcd -> scheduler -> bind pod to node -> write etcd -> kubelet( apiserver get pod) -> dcoekr api,create container -> apiserver -> update pod status to etcd -> kubectl get pods
https://img2022.cnblogs.com/blog/1601821/202206/1601821-20220611200835820-1470044626.png
Pod根据调度器默认算法将Pod分配到合适的节点上，一般是比较空闲的节点。但有些情况我们希望将Pod分配到指定节点，该怎么做呢？
这里给你介绍调度策略：nodeName、nodeSelector和污点
1）nodeName
nodeName用于将Pod调度到指定的Node名称上。
例如：下面示例会绕过调度系统，直接分配到k8s-node1节点。
# SchedulePolicy-nodeName.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
labels:
run: busybox
name: busyboxnn
namespace: default
spec:
nodeName: k8s-node1
containers:
- image: busybox
name: bs
command:
- "ping"
- "baidu.com"执行&查看
$ kubectl apply -f SchedulePolicy-nodeName.yaml
$ kubectl get pod busyboxnn -o widehttps://img2022.cnblogs.com/blog/1601821/202206/1601821-20220611200853226-648208267.png
2）nodeSelector
nodeSelector用于将Pod调度到匹配Label的Node上。先给规划node用途，然后打标签，例如将两台node划分给不同团队使用：
$ kubectl label nodes k8s-node1 team=a
$ kubectl label nodes k8s-node2 team=b后在创建Pod只会被调度到含有team=a标签的节点上。
# SchedulePolicy-nodeSelector.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: busyboxsn
namespace: default
spec:
nodeSelector:
team: b
containers:
- image: busybox
name: bs
command:
- "ping"
- "baidu.com"执行&查看
$ kubectl apply -f SchedulePolicy-nodeSelector.yaml
$ kubectl get pod busyboxsn -o widehttps://img2022.cnblogs.com/blog/1601821/202206/1601821-20220611200905008-823638377.png
3）taint（污点）与tolerations（容忍）
[*]污点应用场景：节点独占，例如具有特殊硬件设备的节点，如GPU
设置污点命令：
kubectl taint node key=value
其中 可取值：
[*]NoSchedule ：一定不能被调度。
[*]PreferNoSchedule：尽量不要调度。
[*]NoExecute：不仅不会调度，还会驱逐Node上已有的Pod。
示例：
先给节点设置污点，说明这个节点不是谁都可以调度过来的：
$ kubectl taint node k8s-node1abc=123:NoSchedule查看污点：
$ kubectl describe node k8s-node1 |grep Taints然后在创建Pod只有声明了容忍污点（tolerations），才允许被调度到abc=123污点节点上。
# SchedulePolicy-tolerations.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
labels:
run: busybox
name: busybox3
namespace: default
spec:
tolerations:
- key: "abc"
operator: "Equal"
value: "123"
effect: "NoSchedule"
containers:
- image: busybox
name: bs
command:
- "ping"
- "baidu.com"如果不配置容忍污点，则永远不会调度到k8s-node1。（也可以叫做反亲和性）
去掉污点：
kubectl taint node k8s-node1abc=123:NoSchedule
$ kubectl taint node k8s-node1 abc:NoSchedule-master节点默认是打了污点标记，不调度的，去掉污点标记
#添加 尽量不调度 PreferNoSchedule
kubectl taint nodes k8s-master node-role.kubernetes.io/master:PreferNoSchedule
#去除污点NoSchedule，最后一个"-"代表删除
kubectl taint nodes k8s-master node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule-八、Pod状态
1）Pod常见状态
1、Pending：等待中
Pod已经被创建，但还没有完成调度，或者说有一个或多个镜像正处于从远程仓库下载的过程。处在这个阶段的Pod可能正在写数据到etcd中、调度、pull镜像或启动容器。
2、Running：运行中
该 Pod 已经绑定到了一个节点上，Pod 中所有的容器都已被创建。至少有一个容器正在运行，或者正处于启动或重启状态。
3、Succeeded：正常终止
Pod中的所有的容器已经正常的执行后退出，并且不会自动重启，一般会是在部署job的时候会出现。
4、Failed：异常停止
Pod 中的所有容器都已终止了，并且至少有一个容器是因为失败终止。也就是说，容器以非0状态退出或者被系统终止。
5、Terminating 或 Unknown 状态
从 v1.5 开始，Kubernetes 不会因为 Node 失联而删除其上正在运行的 Pod，而是将其标记为 Terminating 或 Unknown 状态。
6、Error 状态
通常处于 Error 状态说明 Pod 启动过程中发生了错误。常见的原因包括：
[*]依赖的 ConfigMap、Secret 或者 PV 等不存在
[*]请求的资源超过了管理员设置的限制，比如超过了 LimitRange 等
[*]违反集群的安全策略，比如违反了 PodSecurityPolicy 等
[*]容器无权操作集群内的资源，比如开启 RBAC 后，需要为 ServiceAccount 配置角色绑定。
7、Completed状态
状态由ContainerCreating变为Completed再变为CrashLoopBackOff，原因是command: 或args 参数错误无法正常执行。
用一张图来表示Pod的各个状态
https://img2022.cnblogs.com/blog/1601821/202206/1601821-20220611200919105-1549022313.png
2）Pod 其它状态详细说明
状态描述ContainerCreating容器创建中PodInitializing pod初始化中CrashLoopBackOff容器曾经启动了，但可能又异常退出了，kubelet正在将它重启InvalidImageName无法解析镜像名称ImageInspectError无法校验镜像ErrImageNeverPull策略禁止拉取镜像ImagePullBackOff正在重试拉取RegistryUnavailable连接不到镜像中心ErrImagePull通用的拉取镜像出错CreateContainerConfigError不能创建kubelet使用的容器配置CreateContainerError创建容器失败m.internalLifecycle.PreStartContainer执行hook报错RunContainerError启动容器失败PostStartHookError执行hook报错ContainersNotInitialized容器没有初始化完毕ContainersNotRead容器没有准备完毕DockerDaemonNotReadydocker还没有完全启动NetworkPluginNotReady网络插件还没有完全启动pod启动后停止问题总结（ContainerCreating-》Completed-》CrashLoopBackOff）：
pod 是否能持续运行，是由执行命令决定的，执行命令如果一执行就停止，控制台也停止持续输出，pod生命周期就结束，pod状态就会变成CrashLoopBackOff。
来源：https://www.cnblogs.com/liugp/p/16366688.html
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