Pod生命周期

我们一般将pod对象从创建至终的这段时间范围称为pod的生命周期，它主要包含下面的过程：

pod创建过程

运行初始化容器（init container）过程

运行主容器（main container）

容器启动后钩子（post start）、容器终止前钩子（pre stop）

容器的存活性探测（liveness probe）、就绪性探测（readiness probe）

pod终止过程

在整个生命周期中，Pod会出现5种状态（相位），分别如下：

挂起（Pending）：apiserver已经创建了pod资源对象，但它尚未被调度完成或者仍处于下载镜像的过程中

运行中（Running）：pod已经被调度至某节点，并且所有容器都已经被kubelet创建完成

成功（Succeeded）：pod中的所有容器都已经成功终止并且不会被重启

失败（Failed）：所有容器都已经终止，但至少有一个容器终止失败，即容器返回了非0值的退出状态

未知（Unknown）：apiserver无法正常获取到pod对象的状态信息，通常由网络通信失败所导致

创建和终止

pod的创建过程

用户通过kubectl或其他api客户端提交需要创建的pod信息给apiServer

apiServer开始生成pod对象的信息，并将信息存入etcd，然后返回确认信息至客户端

apiServer开始反映etcd中的pod对象的变化，其它组件使用watch机制来跟踪检查apiServer上的变动

scheduler发现有新的pod对象要创建，开始为Pod分配主机并将结果信息更新至apiServer

node节点上的kubelet发现有pod调度过来，尝试调用docker启动容器，并将结果回送至apiServer

apiServer将接收到的pod状态信息存入etcd中

pod的终止过程

用户向apiServer发送删除pod对象的命令

apiServcer中的pod对象信息会随着时间的推移而更新，在宽限期内（默认30s），pod被视为dead

将pod标记为terminating状态

kubelet在监控到pod对象转为terminating状态的同时启动pod关闭过程

端点控制器监控到pod对象的关闭行为时将其从所有匹配到此端点的service资源的端点列表中移除

如果当前pod对象定义了preStop钩子处理器，则在其标记为terminating后即会以同步的方式启动执行

pod对象中的容器进程收到停止信号

宽限期结束后，若pod中还存在仍在运行的进程，那么pod对象会收到立即终止的信号

kubelet请求apiServer将此pod资源的宽限期设置为0从而完成删除操作，此时pod对于用户已不可见

初始化容器

初始化容器是在pod的主容器启动之前要运行的容器，主要是做一些主容器的前置工作，它具有两大特征：

初始化容器必须运行完成直至结束，若某初始化容器运行失败，那么kubernetes需要重启它直到成功完成

初始化容器必须按照定义的顺序执行，当且仅当前一个成功之后，后面的一个才能运行

初始化容器有很多的应用场景，下面列出的是最常见的几个：

提供主容器镜像中不具备的工具程序或自定义代码

初始化容器要先于应用容器串行启动并运行完成，因此可用于延后应用容器的启动直至其依赖的条件得到满足

接下来做一个案例，模拟下面这个需求：

    假设要以主容器来运行nginx，但是要求在运行nginx之前先要能够连接上mysql和redis所在服务器

    为了简化测试，事先规定好mysql(192.168.109.201)和redis(192.168.109.202)服务器的地址

创建pod-initcontainer.yaml，内容如下：

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

  name: pod-initcontainer

  namespace: dev

spec:

  containers:

  - name: main-container

   image: nginx:1.17.1

   ports:

   - name: nginx-port

     containerPort: 80

  initContainers:

  - name: test-mysql

   image: busybox:1.30

   command: ['sh','-c','until ping 192.168.109.201 -c 1 ; do echo waiting for mysql...; sleep 2; done;']

  - name: test-redis

   image: busybox:1.30

   command: ['sh','-c','until ping 192.168.109.202 -c 1 ; do echo waiting for reids...; sleep 2; done;']

# 创建pod

[root@master~]# kubectl create -f pod-initcontainer.yaml

pod/pod-initcontainercreated

# 查看pod状态

# 发现pod卡在启动第一个初始化容器过程中，后面的容器不会运行

root@master~]# kubectl describe pod  pod-initcontainer -n dev

........

Events:

TypeReasonAgeFromMessage

-------------------------

NormalScheduled49sdefault-schedulerSuccessfullyassigneddev/pod-initcontainertonode1

NormalPulled48skubelet,node1Containerimage"busybox:1.30"alreadypresentonmachine

NormalCreated48skubelet,node1Createdcontainertest-mysql

NormalStarted48skubelet,node1Startedcontainertest-mysql

# 动态查看pod

[root@master~]# kubectl get pods pod-initcontainer -n dev -w

NAMEREADYSTATUSRESTARTSAGE

pod-initcontainer0/1Init:0/2015s

pod-initcontainer0/1Init:1/2052s

pod-initcontainer0/1Init:1/2053s

pod-initcontainer0/1PodInitializing089s

pod-initcontainer1/1Running090s

# 接下来新开一个shell，为当前服务器新增两个ip，观察pod的变化

[root@master~]# ifconfig ens33:1 192.168.109.201 netmask 255.255.255.0 up

[root@master~]# ifconfig ens33:2 192.168.109.202 netmask 255.255.255.0 up

钩子函数

钩子函数能够感知自身生命周期中的事件，并在相应的时刻到来时运行用户指定的程序代码。

kubernetes在主容器的启动之后和停止之前提供了两个钩子函数：

post start：容器创建之后执行，如果失败了会重启容器

pre stop  ：容器终止之前执行，执行完成之后容器将成功终止，在其完成之前会阻塞删除容器的操作

钩子处理器支持使用下面三种方式定义动作：

Exec命令：在容器内执行一次命令

……

  lifecycle:

   postStart:

     exec:

       command:

       - cat

       - /tmp/healthy

……

TCPSocket：在当前容器尝试访问指定的socket

……      

  lifecycle:

   postStart:

     tcpSocket:

       port: 8080

……

HTTPGet：在当前容器中向某url发起http请求

……

  lifecycle:

   postStart:

     httpGet:

       path: /#URI地址

       port: 80#端口号

       host: 192.168.109.100#主机地址

       scheme: HTTP#支持的协议，http或者https

……

接下来，以exec方式为例，演示下钩子函数的使用，创建pod-hook-exec.yaml文件，内容如下：

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

  name: pod-hook-exec

  namespace: dev

spec:

  containers:

  - name: main-container

   image: nginx:1.17.1

   ports:

   - name: nginx-port

     containerPort: 80

   lifecycle:

     postStart:

       exec: # 在容器启动的时候执行一个命令，修改掉nginx的默认首页内容

         command: ["/bin/sh","-c","echo postStart... > /usr/share/nginx/html/index.html"]

     preStop:

       exec: # 在容器停止之前停止nginx服务

         command: ["/usr/sbin/nginx","-s","quit"]

# 创建pod

[root@master~]# kubectl create -f pod-hook-exec.yaml

pod/pod-hook-execcreated

# 查看pod

[root@master~]# kubectl get pods  pod-hook-exec -n dev -o wide

NAMEREADYSTATUSRESTARTSAGEIPNODE

pod-hook-exec1/1Running029s10.244.2.48node2

# 访问pod

[root@master~]# curl 10.244.2.48

postStart...

容器探测

    容器探测用于检测容器中的应用实例是否正常工作，是保障业务可用性的一种传统机制。如果经过探测，实例的状态不符合预期，那么kubernetes就会把该问题实例" 摘除 "，不承担业务流量。kubernetes提供了两种探针来实现容器探测，分别是：

liveness probes：存活性探针，用于检测应用实例当前是否处于正常运行状态，如果不是，k8s会重启容器

readiness probes：就绪性探针，用于检测应用实例当前是否可以接收请求，如果不能，k8s不会转发流量

livenessProbe 决定是否重启容器，readinessProbe 决定是否将请求转发给容器。

上面两种探针目前均支持三种探测方式：

Exec命令：在容器内执行一次命令，如果命令执行的退出码为0，则认为程序正常，否则不正常

……

  livenessProbe:

   exec:

     command:

     - cat

     - /tmp/healthy

……

TCPSocket：将会尝试访问一个用户容器的端口，如果能够建立这条连接，则认为程序正常，否则不正常

……      

  livenessProbe:

   tcpSocket:

     port: 8080

……

HTTPGet：调用容器内Web应用的URL，如果返回的状态码在200和399之间，则认为程序正常，否则不正常

……

  livenessProbe:

   httpGet:

     path: /#URI地址

     port: 80#端口号

     host: 127.0.0.1#主机地址

     scheme: HTTP#支持的协议，http或者https

……

下面以liveness probes为例，做几个演示：

方式一：Exec

创建pod-liveness-exec.yaml

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

  name: pod-liveness-exec

  namespace: dev

spec:

  containers:

  - name: nginx

   image: nginx:1.17.1

   ports:

   - name: nginx-port

     containerPort: 80

   livenessProbe:

     exec:

       command: ["/bin/cat","/tmp/hello.txt"]# 执行一个查看文件的命令

创建pod，观察效果

# 创建Pod

[root@master~]# kubectl create -f pod-liveness-exec.yaml

pod/pod-liveness-execcreated

# 查看Pod详情

[root@master~]# kubectl describe pods pod-liveness-exec -n dev

......

NormalCreated20s(x2over50s)kubelet,node1Createdcontainernginx

NormalStarted20s(x2over50s)kubelet,node1Startedcontainernginx

NormalKilling20skubelet,node1Containernginxfailedlivenessprobe,willberestarted

WarningUnhealthy0s(x5over40s)kubelet,node1Livenessprobefailed:cat:can't open '/tmp/hello11.txt': No such file or directory

# 观察上面的信息就会发现nginx容器启动之后就进行了健康检查

# 检查失败之后，容器被kill掉，然后尝试进行重启（这是重启策略的作用，后面讲解）

# 稍等一会之后，再观察pod信息，就可以看到RESTARTS不再是0，而是一直增长

[root@master~]# kubectl get pods pod-liveness-exec -n dev

NAMEREADYSTATUSRESTARTSAGE

pod-liveness-exec0/1CrashLoopBackOff23m19s

# 当然接下来，可以修改成一个存在的文件，比如/tmp/hello.txt，再试，结果就正常了......

方式二：TCPSocket

创建pod-liveness-tcpsocket.yaml

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

  name: pod-liveness-tcpsocket

  namespace: dev

spec:

  containers:

  - name: nginx

   image: nginx:1.17.1

   ports:

   - name: nginx-port

     containerPort: 80

   livenessProbe:

     tcpSocket:

       port: 8080# 尝试访问8080端口

创建pod，观察效果

# 创建Pod

[root@master~]# kubectl create -f pod-liveness-tcpsocket.yaml

pod/pod-liveness-tcpsocketcreated

# 查看Pod详情

[root@master~]# kubectl describe pods pod-liveness-tcpsocket -n dev

......

NormalScheduled31sdefault-schedulerSuccessfullyassigneddev/pod-liveness-tcpsockettonode2

NormalPulled<invalid>kubelet,node2Containerimage"nginx:1.17.1"alreadypresentonmachine

NormalCreated<invalid>kubelet,node2Createdcontainernginx

NormalStarted<invalid>kubelet,node2Startedcontainernginx

WarningUnhealthy<invalid>(x2over<invalid>)kubelet,node2Livenessprobefailed:dialtcp10.244.2.44:8080:connect:connectionrefused

# 观察上面的信息，发现尝试访问8080端口,但是失败了

# 稍等一会之后，再观察pod信息，就可以看到RESTARTS不再是0，而是一直增长

[root@master~]# kubectl get pods pod-liveness-tcpsocket  -n dev

NAMEREADYSTATUSRESTARTSAGE

pod-liveness-tcpsocket0/1CrashLoopBackOff23m19s

# 当然接下来，可以修改成一个可以访问的端口，比如80，再试，结果就正常了......

方式三：HTTPGet

创建pod-liveness-httpget.yaml

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

  name: pod-liveness-httpget

  namespace: dev

spec:

  containers:

  - name: nginx

   image: nginx:1.17.1

   ports:

   - name: nginx-port

     containerPort: 80

   livenessProbe:

     httpGet:  # 其实就是访问http://127.0.0.1:80/hello  

       scheme: HTTP#支持的协议，http或者https

       port: 80#端口号

       path: /hello#URI地址

创建pod，观察效果

# 创建Pod

[root@master~]# kubectl create -f pod-liveness-httpget.yaml

pod/pod-liveness-httpgetcreated

# 查看Pod详情

[root@master~]# kubectl describe pod pod-liveness-httpget -n dev

.......

NormalPulled6s(x3over64s)kubelet,node1Containerimage"nginx:1.17.1"alreadypresentonmachine

NormalCreated6s(x3over64s)kubelet,node1Createdcontainernginx

NormalStarted6s(x3over63s)kubelet,node1Startedcontainernginx

WarningUnhealthy6s(x6over56s)kubelet,node1Livenessprobefailed:HTTPprobefailedwithstatuscode:404

NormalKilling6s(x2over36s)kubelet,node1Containernginxfailedlivenessprobe,willberestarted

# 观察上面信息，尝试访问路径，但是未找到,出现404错误

# 稍等一会之后，再观察pod信息，就可以看到RESTARTS不再是0，而是一直增长

[root@master~]# kubectl get pod pod-liveness-httpget -n dev

NAMEREADYSTATUSRESTARTSAGE

pod-liveness-httpget1/1Running53m17s

# 当然接下来，可以修改成一个可以访问的路径path，比如/，再试，结果就正常了......

    至此，已经使用liveness Probe演示了三种探测方式，但是查看livenessProbe的子属性，会发现除了这三种方式，还有一些其他的配置，在这里一并解释下：

[root@master~]# kubectl explain pod.spec.containers.livenessProbe

FIELDS:

exec<Object>

tcpSocket<Object>

httpGet<Object>

initialDelaySeconds<integer># 容器启动后等待多少秒执行第一次探测

timeoutSeconds<integer># 探测超时时间。默认1秒，最小1秒

periodSeconds<integer># 执行探测的频率。默认是10秒，最小1秒

failureThreshold<integer># 连续探测失败多少次才被认定为失败。默认是3。最小值是1

successThreshold<integer># 连续探测成功多少次才被认定为成功。默认是1

下面稍微配置两个，演示下效果即可：

[root@master ~]# more pod-liveness-httpget.yaml

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

  name: pod-liveness-httpget

  namespace: dev

spec:

  containers:

  - name: nginx

   image: nginx:1.17.1

   ports:

   - name: nginx-port

     containerPort: 80

   livenessProbe:

     httpGet:

       scheme: HTTP

       port: 80

       path: /

     initialDelaySeconds: 30# 容器启动后30s开始探测

     timeoutSeconds: 5# 探测超时时间为5s

重启策略

    在上一节中，一旦容器探测出现了问题，kubernetes就会对容器所在的Pod进行重启，其实这是由pod的重启策略决定的，pod的重启策略有 3 种，分别如下：

Always ：容器失效时，自动重启该容器，这也是默认值。

OnFailure ： 容器终止运行且退出码不为0时重启

Never ： 不论状态为何，都不重启该容器

    重启策略适用于pod对象中的所有容器，首次需要重启的容器，将在其需要时立即进行重启，随后再次需要重启的操作将由kubelet延迟一段时间后进行，且反复的重启操作的延迟时长以此为10s、20s、40s、80s、160s和300s，300s是最大延迟时长。

创建pod-restartpolicy.yaml：

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

  name: pod-restartpolicy

  namespace: dev

spec:

  containers:

  - name: nginx

   image: nginx:1.17.1

   ports:

   - name: nginx-port

     containerPort: 80

   livenessProbe:

     httpGet:

       scheme: HTTP

       port: 80

       path: /hello

  restartPolicy: Never# 设置重启策略为Never

运行Pod测试

# 创建Pod

[root@master~]# kubectl create -f pod-restartpolicy.yaml

pod/pod-restartpolicycreated

# 查看Pod详情，发现nginx容器失败

[root@master~]# kubectl  describe pods pod-restartpolicy  -n dev

......

WarningUnhealthy15s(x3over35s)kubelet,node1Livenessprobefailed:HTTPprobefailedwithstatuscode:404

NormalKilling15skubelet,node1Containernginxfailedlivenessprobe

# 多等一会，再观察pod的重启次数，发现一直是0，并未重启  

[root@master~]# kubectl  get pods pod-restartpolicy -n dev

NAMEREADYSTATUSRESTARTSAGE

pod-restartpolicy0/1Running05min42s

Pod调度