【K8S基础】-k8s的核心概念pod

2023-12-17 22:51:43

一、Pod 是什么

1.1 Pod 的定义和概念

????????在Kubernetes中,Pod是创建或部署的最小/最简单的基本单位。一个Pod代表着集群上正在运行的一个进程,它封装了一个或多个应用容器,并且提供了一些共享资源,如网络和存储,每个Pod都被分配一个独立的IP地址,并且Pod中的每个容器共享网络命名空间,包括IP地址和网络端口。此外,Pod可以指定一组共享存储卷,以便Pod中的所有容器都可以访问共享卷并共享数据。

????????以下是一个最简单的pod资源文件,它定义了一个名称为nginx的pod,pod中包括一个名称为nginx的容器,容器镜像使用nginx:1.14.2,端口为80。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.14.2
    ports:
    - containerPort: 80

1.2 Pod 的特点和作用

????????资源共享与隔离Pod作为Kubernetes调度的最小单位,它可以包含一个或多个容器,并共享相同的网络和存储资源。Pod中的容器可以共享文件系统、环境变量和进程空间,它们之间可以通过本地主机的localhost进行通信。这种资源的共享和管理使得应用程序的部署更加高效和灵活。

????????应用程序的部署和管理:Pod提供了一种逻辑上的封装,使得应用程序的部署和管理更加简单和可控。通过定义Pod的规范,我们可以指定应用程序所需的资源、环境变量、存储卷等信息。Kubernetes会根据这些规范来创建、销毁、伸缩和调度Pod,而不会影响到其他Pod。这种灵活的部署和管理方式可以提高应用程序的可靠性和可用性。

????????弹性伸缩和负载均衡:Pod可以根据应用程序的负载情况进行伸缩,以满足不同的需求。通过水平伸缩Pod,我们可以根据负载的增减自动调整应用程序的实例数量。同时,Pod可以与Service结合使用,通过Service提供稳定的网络访问地址,实现负载均衡和流量管理。

????????应用程序的可移植性:Pod提供了一种抽象层,隐藏了底层基础设施的细节。这意味着我们可以在不同的环境中运行应用程序,而无需修改代码。无论是在本地开发环境、测试环境还是生产环境,我们都可以使用相同的Pod规范来部署和管理应用程序。这种可移植性使得应用程序的开发、测试和部署更加简单和可靠。

????????资源管理和调度:Pod可以指定应用程序所需的资源,例如CPU、内存等。Kubernetes可以根据这些资源需求进行调度,将Pod分配到合适的主机上。通过资源管理和调度,我们可以充分利用集群中的资源,提高资源的利用率和效率。

二、Pod 的生命周期管理

2.1 Pod 的创建过程

????????1. 定义Pod规格:首先,用户或管理员需要定义Pod的规格,包括容器镜像、资源需求、环境变量、存储卷等。这通常通过编写Pod的配置文件(如YAML文件)或使用Kubernetes API进行定义。

????????2. 提交Pod配置:将Pod的配置文件或通过API提交给Kubernetes控制平面。这可以使用kubectl命令行工具或其他Kubernetes客户端进行操作。

????????3. 控制器接收到创建请求:Kubernetes控制器(如Deployment、ReplicaSet等)接收到创建Pod的请求,并将其传达给Kubernetes的调度器。

????????4. 调度器选择节点:调度器根据Pod的调度策略、资源需求、亲和性规则等,选择一个合适的节点来运行Pod。调度器会考虑节点的资源可用性、标签匹配等因素。

????????5. 节点上创建Pod:一旦调度器选择了节点,Kubernetes会与该节点上的kubelet代理进行通信,请求在该节点上创建Pod。kubelet会根据Pod的规格,拉取容器镜像并创建容器。

????????6. 容器启动:kubelet在节点上启动Pod中的容器。它会为每个容器设置网络命名空间、IP地址、存储卷等资源,并启动容器进程。

????????7. 容器状态检查:Kubernetes会定期检查容器的状态,确保容器正常运行。如果容器出现故障或不响应,Kubernetes会自动重启或替换容器。

????????8. Pod状态更新:一旦Pod中的所有容器都成功启动,Kubernetes会将Pod的状态更新为“运行中”。此时,Pod将可以接收流量和请求。


2.2 Pod 的终止过程

????????1. 用户请求终止:当用户主动发出终止Pod的请求时,例如使用kubectl命令删除Pod,Kubernetes控制器会接收到该请求。

????????2. 控制器检测到终止请求:Kubernetes控制器(如Deployment、ReplicaSet等)会检测到终止请求,并将其传达给Kubernetes的调度器。

????????3. 调度器标记Pod为终止状态:调度器会将Pod标记为终止状态,并停止将新的请求调度到该Pod上。

????????4. 终止信号发送给Pod中的容器:Kubernetes会向Pod中的每个容器发送终止信号,通常是通过发送SIGTERM信号。

????????5. 容器执行终止操作:容器接收到终止信号后,可以执行一些清理操作,例如保存状态、关闭连接、释放资源等。容器应该在一定时间内完成清理操作。

????????6. 超时等待:如果容器在一定时间内无法正常终止(例如,容器无法响应终止信号),Kubernetes会发送SIGKILL信号来强制终止容器。

????????7. Pod被删除:一旦所有容器都成功终止,Pod将被删除。此时,Pod将不再存在于集群中,并且相关的资源将被释放。

三、Pod 的重启策略

????????Pods的重启策略用restartPolicy参数表示,有以下三种策略:

????????Always:当容器失效时,总是由kubelet自动重启容器。

????????Never:当容器终止运行且退出码不为0的时候,有kubelet自动重启该容器。

????????OnFailure:无论容器运行关闭状态如何,kubelet都不会重启该容器。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: demo-pod
  namespace: default
  labels:
    app: myapp
spec:
  restartPolicy: Always
  containers:
  - name:  tomcat-pod-java
    ports:
    - containerPort: 8080
    image: tomcat
    imagePullPolicy: IfNotPresent

四、Pod 的资源配置

????????在Kubernetes中,可以使用requests和limits两种类型参数对资源进行预分配和使用限制。

????????requests:是容器启动时所需要的最小资源,如果无法满足这些资源请求,则容器无法启动。

????????limits:是容器运行时可以使用的最大资源,如果超过这个限制,则容器会被强制停止。

resources: #资源管理
  requests: 
    cpu: 0.5     
    memory: 1Gi 
  limits:   
    cpu: 1  
    memory: 2Gi

????????对于CPU资源,其表示方法有两种,浮点数或者是整数+m,1000m代表1个CPU,500m代表0.5个CPU。对于内存资源,其表示方法以Mi/Gi为单位,100Mi代表100MB内存,1Gi为1G内存。如上面的示例就是配置一个最小为0.5C/1G,最大为1C/2G的pod。?

五、Pod 的健康检查

5.1 Pod 存活检查(LivenessProbe)

????????LivenessProbe(存活探针)是Kubernetes中用于检查Pod中的容器是否正常运行的一种机制。其主要作用是确保容器在出现问题时能够自动重启,以保证Pod的可用性。如果检测失败,则认为容器不健康,此时Kubernetes将根据Pod中设置的重启策略(restartPolicy)来判断是否重启容器。如果容器中没有配置LivenessProbe,则默认认为容器的健康检查一直成功。

????????在Kubernetes中,Pod的LivenessProbe(存活探针)主要有三种类型:

???????HTTP探针:通过向容器内特定的HTTP端点发送HTTP请求来检查容器的健康状态。如果HTTP响应的状态码在200-400之间,则认为容器健康;否则,认为容器不健康。

livenessProbe:
  httpGet:
    path: /healthz
    port: 8080
    httpHeaders:
    - name: Custom-Header
      value: Awesome
  initialDelaySeconds: 3
  periodSeconds: 3

????????TCP探针:通过尝试与容器内特定端口建立TCP连接来检查容器的健康状态。如果TCP连接建立成功,则认为容器健康;否则,认为容器不健康。

livenessProbe:
  tcpSocket:
    port: 8080
  initialDelaySeconds: 15
  periodSeconds: 20

????????Exec探针:通过在容器内执行特定的命令来检查容器的健康状态。如果命令执行成功(返回值为0),则认为容器健康;否则,认为容器不健康。

livenessProbe:
  exec:
    command:
    - cat
    - /tmp/healthy
  initialDelaySeconds: 5
  periodSeconds: 5

????????这三种探针可以单独使用,也可以结合使用,以满足不同的健康检查需求。

5.2 Pod 就绪检查(ReadinessProbe)

????????ReadinessProbe是用于检测应用实例是否准备好接收请求的机制。

????????当Pod启动后,ReadinessProbe会定期检查Pod中的应用实例是否已经准备好接收请求。如果应用实例没有准备好,那么Pod将被标记为未准备好,此时Kubernetes不会将流量转发到该Pod。只有当ReadinessProbe检测到应用实例已经准备好接收请求时,Kubernetes才会将流量转发到该Pod。

????????ReadinessProbe的配置方式与LivenessProbe类似,可以通过HTTP、TCP或Exec等方式进行检查。唯一区别就是要使用?readinessProbe?字段,而不是?livenessProbe?字段,不同的配置方式适用于不同的应用场景,可以根据具体需求进行选择。

文章来源:https://blog.csdn.net/u014481728/article/details/134824777
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