一、Pod的介绍

Pod是k8s最小部署单元，一个Pod中可以有一个或者多个容器也就是一组容器的集合，Pod又称为容器组

1.1 Pod的结构

• 每个Pod中都包含一个或者多个容器，这些容器可以分为两类：

• ①用户容器：由用户(程序)所构建的容器，数量可多可少。

• ②根容器：也就是Pause容器，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的健康状况。
• • 可以在根容器上设置IP地址，其它容器都共享此IP（Pod的IP），以实现Pod内部的网络通信（这里是Pod内部的通讯，Pod之间的通讯采用虚拟二层网络技术来实现，我们当前环境使用的是Flannel）。

1.2 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

• 语法：查看每种资源的可配置项

# 查看某种资源可以配置的一级配置
kubectl explain 资源类型 
# 查看属性的子属性
kubectl explain 资源类型.属性

• 示例：查看资源类型为pod的可配置项

kubectl explain pod

示例：查看资源类型为Pod的metadata的属性的可配置项

kubectl explain pod.metadata

在kubernetes中基本所有资源的一级属性都是一样的，主要包含5个部分：

• apiVersion <string>：版本，有kubernetes内部定义，版本号必须用kubectl api-versions查询。

• kind <string>：类型，有kubernetes内部定义，类型必须用kubectl api-resources查询。

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

• spec <Object>：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 <Object>：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 <String>：根据nodeName的值将Pod调度到指定的Node节点上。

• nodeSelector <map[]> ：根据NodeSelector中定义的信息选择该Pod调度到包含这些Label的Node上。

• hostNetwork <boolean>：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上面挂载的存储信息。

• restartPolicy <string>：重启策略，表示Pod在遇到故障的时候的处理策略。

2 Pod的配置

2.1 概述

• 本小节主要来研究pod.spec.containers属性，这也是Pod配置中最为关键的一项配置。

• 示例：查看pod.spec.containers的可选配置项

kubectl explain pod.spec.containers

# 返回的重要属性
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

2.2 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: 
spec:
  containers:
    - name: nginx # 容器名称
      image: nginx:1.17.1 # 容器需要的镜像地址
    - name: busybox # 容器名称
      image: busybox:1.30 # 容器需要的镜像地址

• 上面定义了一个比较简单的Pod的配置，里面有两个容器：

• • nginx：用的是1.17.1版本的nginx镜像创建（nginx是一个轻量级的web容器）。
• • busybox：用的是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：

kubectl apply -f pod-base.yaml

• 查看Pod状况：

kubectl get pod -n dev

• 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
kubectl describe pod pod-base -n dev

2.3 镜像拉取策略

• 创建pod-imagepullpolicy.yaml文件，内容如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-imagepullpolicy
  namespace: dev
  labels:
    user: 
spec:
  containers:
    - name: nginx # 容器名称
      image: nginx:1.17.1 # 容器需要的镜像地址
      imagePullPolicy: Always # 用于设置镜像的拉取策略
    - name: busybox # 容器名称
      image: busybox:1.30 # 容器需要的镜像地址

• imagePullPolicy：用于设置镜像拉取的策略，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（本地有就用本地，本地没有就使用远程下载）。
• • 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，没有就报错）。

默认值说明：

• 如果镜像tag为具体的版本号，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：

kubectl apply -f pod-imagepullpolicy.yaml

• 查看Pod详情：

kubectl describe pod pod-imagepullpolicy -n dev

2.4 启动命令

• 在前面的案例中，一直有一个问题没有解决，就是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的呢？

• 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的配置。

• 创建pod-command.yaml文件，内容如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-command
  namespace: dev
  labels:
    user: 
spec:
  containers:
    - name: nginx # 容器名称
      image: nginx:1.17.1 # 容器需要的镜像地址
      imagePullPolicy: IfNotPresent # 设置镜像拉取策略
    - name: busybox # 容器名称
      image: busybox:1.30 # 容器需要的镜像地址
      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执行一个命令。

这里稍微解释下command中的命令的意思：

• "/bin/sh","-c"：使用sh执行命令。

• touch /tmp/hello.txt：创建一个/tmp/hello.txt的文件。

• while true;do /bin/echo $(date +%T) >> /tmp/hello.txt;sleep 3;done：每隔3秒，向文件写入当前时间

• 创建Pod：

kubectl apply -f pod-command.yaml

• 查看Pod状态：

kubectl get pod pod-command -n dev

• 进入Pod中的busybox容器，查看文件内容：

# 在容器中执行命令
# kubectl exec -it pod的名称 -n 命名空间 -c 容器名称 /bin/sh
kubectl exec -it pod-command -n dev -c busybox /bin/sh

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，为什么还要提供一个args选项，用于传递参数？其实和Docker有点关系，kubernetes中的command和args两个参数其实是为了实现覆盖Dockerfile中的ENTRYPOINT的功能：

• 如果command和args均没有写，那么用Dockerfile的配置。

• 如果command写了，但是args没有写，那么Dockerfile默认的配置会被忽略，执行注入的command。

• 如果command没有写，但是args写了，那么Dockerfile中配置的ENTRYPOINT命令会被执行，使用当前args的参数。

• 如果command和args都写了，那么Dockerfile中的配置会被忽略，执行command并追加上args参数。

2.5 端口设置

• 查看ports支持的子选项：

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”

• 创建pod-ports.yaml文件，内容如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-ports
  namespace: dev
  labels:
    user: 
spec:
  containers:
    - name: nginx # 容器名称
      image: nginx:1.17.1 # 容器需要的镜像地址
      imagePullPolicy: IfNotPresent # 设置镜像拉取策略
      ports:
        - name: nginx-port # 端口名称，如果执行，必须保证name在Pod中是唯一的
          containerPort: 80 # 容器要监听的端口 （0~65536）
          protocol: TCP # 端口协议

• 创建Pod：

kubectl create -f pod-ports.yaml

2.7 资源配额

• 容器中的程序要运行，肯定会占用一定的资源，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的资源，导致其他的容器无法运行。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，它有两个子选项：

• • limits：用于限制运行的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。

• 可以通过上面的两个选项设置资源的上下限。

• 创建pod-resoures.yaml文件，内容如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-resoures
  namespace: dev
  labels:
    user: 
spec:
  containers:
    - name: nginx # 容器名称
      image: nginx:1.17.1 # 容器需要的镜像地址
      imagePullPolicy: IfNotPresent # 设置镜像拉取策略
      ports: # 端口设置
        - name: nginx-port # 端口名称，如果执行，必须保证name在Pod中是唯一的
          containerPort: 80 # 容器要监听的端口 （0~65536）
          protocol: TCP # 端口协议
      resources: # 资源配额
        limits: # 限制资源的上限
          cpu: "2" # CPU限制，单位是core数
          memory: "10Gi" # 内存限制
        requests: # 限制资源的下限
          cpu: "1" # CPU限制，单位是core数 
          memory: "10Mi" # 内存限制

• 创建Pod：

kubectl create -f pod-resource.yaml

• 查看发现Pod运行正常：

kubectl get pod pod-resoures -n dev

• 接下来，停止Pod：

kubectl delete -f pod-resource.yaml

• 编辑Pod，修改resources.requests.memory的值为10Gi：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-resoures
  namespace: dev
  labels:
    user: 
spec:
  containers:
    - name: nginx # 容器名称
      image: nginx:1.17.1 # 容器需要的镜像地址
      imagePullPolicy: IfNotPresent # 设置镜像拉取策略
      ports: # 端口设置
        - name: nginx-port # 端口名称，如果执行，必须保证name在Pod中是唯一的
          containerPort: 80 # 容器要监听的端口 （0~65536）
          protocol: TCP # 端口协议
      resources: # 资源配额
        limits: # 限制资源的上限
          cpu: "2" # CPU限制，单位是core数
          memory: "10Gi" # 内存限制
        requests: # 限制资源的下限
          cpu: "1" # CPU限制，单位是core数 
          memory: "10Gi" # 内存限制

• 再次启动Pod：

kubectl create -f pod-resource.yaml

• 查看Pod状态，发现Pod启动失败：

kubectl get pod pod-resoures -n dev -o wide

• 查看Pod详情会发现，如下提示：

kubectl describe pod pod-resoures -n dev