kubernetes概述之深入理解pod对象

一.深入理解Pod对象

　1.Pod容器的分类

　　Pod的概念：

• 最小部署单元
• 一组容器的集合
• 一个Pod中的容器共享网络命名空间
• Pod是短暂的

　　Pod的容器分类：

　　Infrastructure Container:基础容器 -- 维护整个Pod的网络空间

　　

 　　一般这里的pause镜像的作用就是维护pod的网络空间

　　InitContainers:初始化容器 -- 先与业务容器开始执行

　　Containers：业务容器 -- 并行启动

　2.镜像拉取策略

• IfNotPresent:默认值，镜像在宿主机上不存在时才拉取
• Always:每次创建Pod都会被重新拉取一次镜像
• Never:Pod永远不会主动拉取这个镜像

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: foo
spec:
  containers:
    - name: foo
      image: nginx:latest
      imagePullPolicy: IfNotPresent

　　

　3.资源限制

　　Pod和container的资源请求和限制：

• spec.containers[].resources.limits.cpu
• spec.containers[].resources.limits.memory
• spec.containers[].resources.requests.cpu
• spec.containers[].resources.requests.memory

　　主要是limit和requests两个参数，request是k8s预分配的内存大小，k8s根据这个大小进行调度，而limit是限制pod的容量大小，只有这么多容量可用

　　这里强调下cpu的参数：500m代表0.5个cpu,1000m代表1个cpu

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: fronted
spec:
  containers:
  - name: db
    image: mysql
    env:
    - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
      value: "password"
    resources:
      requests:
        memory: "64Mi"
        cpu: "250m"
      limits:
        memory: "128Mi"
        cpu: "500m"

　　

　4.重启策略(restartPolicy)

• 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
• Nerver：当容器终止退出，从不重启容器

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: foo
spec:
  containers:
    - name: foo
      image: nginx:latest
  restartPolicy: Always

　　

　5.健康检查(Probe)

　　Probe有以下两种类型：

　　（1）livenessProde

　　　　如果检查失败，将杀死容器，根据Pod的restartPolicy来操作

　　（2）readlinessProde

　　　　如果检查失败，kubernetes会把Pod从service  endpoints中剔除

　　Probe支持以下三种检查方法：

　　（1）httpGet:发送HTTP请求，返回200-400范围状态码为成功。

　　（2）exec:执行shell命令返回状态码是0为成功。

　　（3）tcpSocket:发起TCP Socket建立成功

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  labels:
    test: liveness
  name: liveness-exec
spec:
  containers:
  - name: liveness
    image: k8s.gcr.io/busybox
    args:
    - /bin/sh
    - -c
    - touch /tmp/healthy; sleep 30; rm -rf /tmp/healthy; sleep 600
    livenessProbe:
      exec:
        command:
        - cat
        - /tmp/healthy
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 5

　　这里是调用shell创建文件休眠30s,之后删除在休眠600s,之后cat这个文件根据状态码进行监控检查，默认策略是根据Pod的restartPolicy来重启的

　　官网参考：https://kubernetes.io/docs/tasks/configure-pod-container/configure-liveness-readiness-probes/

　　

 　　可以看出没经过一段时间便会重启pod，以实现效果

　6.调度约束

　　创建一个pod的过程：

　　

 　　总体来说：用户创建完pod提交至API server,之后写入Etcd,Api server的watch方法通知Scheduler有pod需要调度，Scheduler将调度完的列表响应给Api server，Api server将列表信息写入etcd，Apiserver通知node节点上的kubelet，kubelet绑定自身的pod，然后run docekr 返回给Api server，将机器状态写入etcd。

　　也可以指定pod调度到某些节点上

　　（1）.通过nodeName指定

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-example
  labels:
    app: nginx
spec:
  nodeName: k8s-node1
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:latest

　　

 　　（2）.nodeSelector用于将Pod调度到匹配Label的Node上

　　为节点创建分组：

　　 kubectl label nodes k8s-node1 team=dev1

　　

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-example
spec:
  nodeSelector:
    team: dev1
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:latest

　　

　7.故障排查

　　通常的值与描述：

　　

 　　kubectl describe TYPE/NAME

　　 kubectl logs TYPE/NAME [-c CONTAINER]

　　 kubectl exec POD [-c CONTAINER] -- COMMAND [args...]

　　pod创建失败一般用上述命令查看具体原因

　　官网参考：https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/pods/pod-lifecycle/

二.部署应用常用控制器

　1.Deployment(无状态应用部署)

　　Pod与Controllers的关系：

• controllers:在集群上管理和运行容器的对象
• 通过label-selector相关联
• Pod通过控制器实现应用的运维，如伸缩，滚动升级等

　　

 　　Deployment主要作用：

• 部署无状态应用
• 管理Pod和ReplicaSet
• 具有上线部署，副本设定，滚动升级，回滚等功能
• 提供声明式更新，例如只更新一个新的Image

　　应用场景：Web服务，微服务

　　有状态的应用一般包含需要数据持久化的应用，或者启动服务有顺序的那种

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  namespace: default
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80

　　

　2.DaemonSet(守护进程状态控制器)

• 在每一个node上运行一个Pod
• 新加入的Node也同样会自动运行一个Pod

　　应用场景： Agent

　　flannel的网络模式就是累死这种agent

　　

　3.Job(批处理任务)

　　Job分为普通任务和定时任务，一次性执行

　　应用场景：离线数量处理，视频解码等业务

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: pi
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: pi
        image: perl
        command: ["perl", "-Mbignum=bpi", "-wle", "print bpi(2000)"]
      restartPolicy: Never
  backoffLimit: 4

　　执行kubectl create -f my-job.yaml结果如下：

　　

　4.CronJob(定时任务)

　　定时任务，像linux的Crontab一样，定时任务，应用场景：通知，备份

apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: hello
spec:
  schedule: "*/1 * * * *"
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: hello
            image: busybox
            args:
            - /bin/sh
            - -c
            - date; echo Hello from the Kubernetes cluster
          restartPolicy: OnFailure

　　

 　　小结：

• 　Deployment：无状态部署
•     DaemonSet：守护进程部署
•     Job & CronJob：批处理

三.Service - 统一入口访问应用

　1.什么是Service

　　Service提供了统一访问应用的服务，能够动态添加管理Pod资源

• 防止Pod失联（服务发现）
• 定义一组Pod的访问策略（做负载均衡使用）
• 支持ClusterIP，NodePort以及LoadBalancer三种类型
• Service的底层实现主要有iptables和ipvs二种网络模式

　2.Pod与Service的关系

• Pod与Service通过label-selector相关联
• 通过Service实现Pod的负载均衡（TCP/UDP 4层）

　　

　3.Service 类型

　　Service有三种类型，分别是ClusterIp，NodePort，LoadBalancer

　　ClusterIP：分配一个内部集群IP地址，只能在集群内部访问也就是（同Namespace内的Pod），默认ServiceType，ClusterIP模式的Service为你提供的，就是一个Pod的稳定的Ip地址，即VIP

　　

 　　属于默认的service类型，只能集群内部访问使用

apiVersion: apps/v1beta2
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  namespace: default
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80
  selector:
    app: nginx

　　执行创建命令创建后的结果如下：

　　

 　　此时访问这个VIP即可通信：

　　

 　　NodePort:分配一个集群IP地址，并在每个节点上启用一个端口来暴露服务，可以在集群外部访问

kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  namespace: default
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
  labels:
    app: nginx
spec:
  type: NodePort
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80
  selector:
    app: nginx

　　执行创建结果：

　　

 　　这个时候我们可以利用这个nodeip+端口访问这个服务

　　

 　　LoadBalancer：分配一个内部集群Ip地址，并在每个节点上启用一个端口来暴露服务，除此之外，kubernetes会请求底层平台上的负载均衡器，将每个Node作为后端添加进去

　　一般此种方式用于公有云的负载

　4.Service代理模式

　　

 　　Service支持的两种网络代理模式Iptables和IPVS

　　iptables:灵活功能强大，规则从上到下匹配，遍历匹配和更新，呈线性延时，可扩展性

　　ipvs:工作又内核态，有更好的性能，调度算法丰富，rr,wrr,lc,wlc,ip,hash

　5.DNS 

　　DNS服务监视Kubernetes API，为每个Service创建DNS记录用于域名解析

　　用service.namespace调用即可