掌握 K8s Pod 基础应用 (一)

Kubernetes 官方文档：Pod 详解

Pod 介绍

Pod结构

每个Pod中都可以包含一个或者多个容器，这些容器可以分为两类：

• 用户程序所在的容器，数量可多可少
  
• Pause容器，这是每个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的健康状态
    
  • 可以在根容器上设置Ip地址，其它容器都此Ip（Pod IP），以实现Pod内部的网路通信
    1. 这里是Pod内部的通讯，Pod的之间的通讯采用虚拟二层网络技术来实现，我们当前环境用的是Flannel

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Pod定义

下面是Pod的资源清单：

1. apiVersion: v1     #必选，版本号，例如v1
2. kind: Pod       　 #必选，资源类型，例如 Pod
3. metadata:       　 #必选，元数据
4.   name: string     #必选，Pod名称
5.   namespace: string  #Pod所属的命名空间,默认为"default"
6.   labels:       　　  #自定义标签列表
7.     - name: string      　         
8. spec:  #必选，Pod中容器的详细定义
9.   containers:  #必选，Pod中容器列表
10.   - name: string   #必选，容器名称
11.     image: string  #必选，容器的镜像名称
12.     imagePullPolicy: [ Always|Never|IfNotPresent ]  #获取镜像的策略
13.     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
14.     args: [string]      #容器的启动命令参数列表
15.     workingDir: string  #容器的工作目录
16.     volumeMounts:       #挂载到容器内部的存储卷配置
17.     - 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
18.       mountPath: string #存储卷在容器内mount的绝对路径，应少于512字符
19.       readOnly: boolean #是否为只读模式
20.     ports: #需要暴露的端口库号列表
21.     - name: string        #端口的名称
22.       containerPort: int  #容器需要监听的端口号
23.       hostPort: int       #容器所在主机需要监听的端口号，默认与Container相同
24.       protocol: string    #端口协议，支持TCP和UDP，默认TCP
25.     env:   #容器运行前需设置的环境变量列表
26.     - name: string  #环境变量名称
27.       value: string #环境变量的值
28.     resources: #资源限制和请求的设置
29.       limits:  #资源限制的设置
30.         cpu: string     #Cpu的限制，单位为core数，将用于docker run --cpu-shares参数
31.         memory: string  #内存限制，单位可以为Mib/Gib，将用于docker run --memory参数
32.       requests: #资源请求的设置
33.         cpu: string    #Cpu请求，容器启动的初始可用数量
34.         memory: string #内存请求,容器启动的初始可用数量
35.     lifecycle: #生命周期钩子
36.         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
37.         preStop: #容器终止前执行此钩子,无论结果如何,容器都会终止
38.     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
39.       exec:       　 #对Pod容器内检查方式设置为exec方式
40.         command: [string]  #exec方式需要制定的命令或脚本
41.       httpGet:       #对Pod内个容器健康检查方法设置为HttpGet，需要制定Path、port
42.         path: string
43.         port: number
44.         host: string
45.         scheme: string
46.         HttpHeaders:
47.         - name: string
48.           value: string
49.       tcpSocket:     #对Pod内个容器健康检查方式设置为tcpSocket方式
50.          port: number
51.        initialDelaySeconds: 0       #容器启动完成后首次探测的时间，单位为秒
52.        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
53.        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
54.        successThreshold: 0
55.        failureThreshold: 0
56.        securityContext:
57.          privileged: false
58.   restartPolicy: [Always | Never | OnFailure]  #Pod的重启策略
59.   nodeName: <string> #设置NodeName表示将该Pod调度到指定到名称的node节点上
60.   nodeSelector: obeject #设置NodeSelector表示将该Pod调度到包含这个label的node上
61.   imagePullSecrets: #Pull镜像时使用的secret名称，以key：secretkey格式指定
62.   - name: string
63.   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
64.   volumes:   #在该pod上定义共享存储卷列表
65.   - name: string    #共享存储卷名称 （volumes类型有很多种）
66.     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
67.     hostPath: string   #类型为hostPath的存储卷，表示挂载Pod所在宿主机的目录
68.       path: string      　　        #Pod所在宿主机的目录，将被用于同期中mount的目录
69.     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
70.       scretname: string  
71.       items:     
72.       - key: string
73.         path: string
74.     configMap:         #类型为configMap的存储卷，挂载预定义的configMap对象到容器内部
75.       name: string
76.       items:
77.       - key: string
78.         path: string

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1. #小提示：
2. #   在这里，可通过一个命令来查看每种资源的可配置项
3. #   kubectl explain 资源类型         查看某种资源可以配置的一级属性
4. #   kubectl explain 资源类型.属性     查看属性的子属性
5. [root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod
6. KIND:     Pod
7. VERSION:  v1
8. FIELDS:
9.    apiVersion   <string>
10.    kind <string>
11.    metadata     <Object>
12.    spec <Object>
13.    status       <Object>
15. [root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod.metadata
16. KIND:     Pod
17. VERSION:  v1
18. RESOURCE: metadata <Object>
19. FIELDS:
20.    annotations  <map[string]string>
21.    clusterName  <string>
22.    creationTimestamp    <string>
23.    deletionGracePeriodSeconds   <integer>
24.    deletionTimestamp    <string>
25.    finalizers   <[]string>
26.    generateName <string>
27.    generation   <integer>
28.    labels       <map[string]string>
29.    managedFields        <[]Object>
30.    name <string>
31.    namespace    <string>
32.    ownerReferences      <[]Object>
33.    resourceVersion      <string>
34.    selfLink     <string>
35.    uid  <string>

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在kubernetes中基本所有资源的一级属性都是一样的，主要包含5部分：
<ul>apiVersion  版本，由kubernetes内部定义，版本号必须可以用 kubectl api-versions 查询到
kind  类型，由kubernetes内部定义，版本号必须可以用 kubectl api-resources 查询到

metadata  元数据，主要是资源标识和说明，常用的有name、namespace、labels等

spec  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  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  容器列表，用于定义容器的详细信息
  
• nodeName  根据nodeName的值将pod调度到指定的Node节点上
  
• nodeSelector  根据NodeSelector中定义的信息选择将该Pod调度到包含这些label的Node 上
  
• hostNetwork  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  存储卷，用于定义Pod上面挂在的存储信息
  
• restartPolicy  重启策略，表示Pod在遇到故障的时候的处理策略
  

Pod配置

本文主要来研究pod.spec.containers属性，这也是pod配置中最为关键的一项配置。

1. [root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod.spec.containers
2. KIND:     Pod
3. VERSION:  v1
4. RESOURCE: containers <[]Object>   # 数组，代表可以有多个容器
5. FIELDS:
6.    name  <string>     # 容器名称
7.    image <string>     # 容器需要的镜像地址
8.    imagePullPolicy  <string> # 镜像拉取策略
9.    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
10.    args     <[]string> # 容器的启动命令需要的参数列表
11.    env      <[]Object> # 容器环境变量的配置
12.    ports    <[]Object>     # 容器需要暴露的端口号列表
13.    resources <Object>      # 资源限制和资源请求的设置

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基本配置

创建pod-base.yaml文件，内容如下：

1. apiVersion: v1
2. kind: Pod
3. metadata:
4.   name: pod-base
5.   namespace: dev
6.   labels:
7.     user: wenc
8. spec:
9.   containers:
10.   - name: nginx
11.     image: nginx:1.18.0
12.   - name: busybox
13.     image: busybox:1.30

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上面定义了一个比较简单Pod的配置，里面有两个容器：

• nginx：用1.18.0版本的nginx镜像创建，（nginx是一个轻量级web容器）
  
• busybox：用1.30版本的busybox镜像创建，（busybox是一个小巧的linux命令集合）
  

1. # 创建Pod
2. [root@k8s-master01 pod]# kubectl apply -f pod-base.yaml
3. pod/pod-base created
5. # 查看Pod状况
6. # READY 1/2 : 表示当前Pod中有2个容器，其中1个准备就绪，1个未就绪
7. # RESTARTS  : 重启次数，因为有1个容器故障了，Pod一直在重启试图恢复它
8. [root@k8s-master01 pod]# kubectl get pod -n dev
9. NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
10. pod-base   1/2     Running   4          95s
12. # 可以通过describe查看内部的详情
13. # 此时已经运行起来了一个基本的Pod，虽然它暂时有问题
14. [root@k8s-master01 pod]# kubectl describe pod pod-base -n dev

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镜像拉取

创建pod-imagepullpolicy.yaml文件，内容如下：

1. apiVersion: v1
2. kind: Pod
3. metadata:
4.   name: pod-imagepullpolicy
5.   namespace: dev
6. spec:
7.   containers:
8.   - name: nginx
9.     image: nginx:1.18.0
10.     imagePullPolicy: Never # 用于设置镜像拉取策略
11.   - name: busybox
12.     image: busybox:1.30

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imagePullPolicy，用于设置镜像拉取策略，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（本地有就本地 本地没远程下载）
  
• 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）
  

默认值说明：
如果镜像tag为具体版本号， 默认策略是：IfNotPresent
如果镜像tag为：latest（最终版本） ，默认策略是always

1. # 创建Pod
2. [root@k8s-master01 pod]# kubectl create -f pod-imagepullpolicy.yaml
3. pod/pod-imagepullpolicy created
5. # 查看Pod详情
6. # 此时明显可以看到nginx镜像有一步Pulling image "nginx:1.18.0"的过程
7. [root@k8s-master01 pod]# kubectl describe pod pod-imagepullpolicy -n dev
8. ......
9. Events:
10.   Type     Reason     Age               From               Message
11.   ----     ------     ----              ----               -------
12.   Normal   Scheduled  <unknown>         default-scheduler  Successfully assigned dev/pod-imagePullPolicy to node1
13.   Normal   Pulling    32s               kubelet, node1     Pulling image "nginx:1.18.0"
14.   Normal   Pulled     26s               kubelet, node1     Successfully pulled image "nginx:1.18.0"
15.   Normal   Created    26s               kubelet, node1     Created container nginx
16.   Normal   Started    25s               kubelet, node1     Started container nginx
17.   Normal   Pulled     7s (x3 over 25s)  kubelet, node1     Container image "busybox:1.30" already present on machine
18.   Normal   Created    7s (x3 over 25s)  kubelet, node1     Created container busybox
19.   Normal   Started    7s (x3 over 25s)  kubelet, node1     Started container busybox

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启动命令

在前面的案例中，一直有一个问题没有解决，就是的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配置。
创建pod-command.yaml文件，内容如下：

1. apiVersion: v1
2. kind: Pod
3. metadata:
4.   name: pod-command
5.   namespace: dev
6. spec:
7.   containers:
8.   - name: nginx
9.     image: nginx:1.18.0
10.   - name: busybox
11.     image: busybox:1.30
12.     command: ["/bin/sh","-c","touch /tmp/hello.txt;while true;do /bin/echo $(date +%T) >> /tmp/hello.txt; sleep 3; done;"]

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command，用于在pod中的容器初始化完毕之后运行一个命令。

稍微解释下上面命令的意思：
"/bin/sh","-c", 使用sh执行命令
touch /tmp/hello.txt; 创建一个/tmp/hello.txt 文件
while true;do /bin/echo $(date +%T) >> /tmp/hello.txt; sleep 3; done; 每隔3秒向文件中写入当前时间

1. # 创建Pod
2. [root@k8s-master01 pod]# kubectl create  -f pod-command.yaml
3. pod/pod-command created
5. # 查看Pod状态
6. # 此时发现两个pod都正常运行了
7. [root@k8s-master01 pod]# kubectl get pods pod-command -n dev
8. NAME          READY   STATUS   RESTARTS   AGE
9. pod-command   2/2     Runing   0          2s
11. # 进入pod中的busybox容器，查看文件内容
12. # 补充一个命令: kubectl exec  pod名称 -n 命名空间 -it -c 容器名称 /bin/sh  在容器内部执行命令
13. # 使用这个命令就可以进入某个容器的内部，然后进行相关操作了
14. # 比如，可以查看txt文件的内容
15. [root@k8s-master01 pod]# kubectl exec pod-command -n dev -it -c busybox /bin/sh
16. / # tail -f /tmp/hello.txt
17. 14:44:19
18. 14:44:22
19. 14:44:25

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1. 特别说明：
2.     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，为什么这里还要提供一个args选项，用于传递参数呢?
3.     这其实跟docker有点关系，kubernetes中的command、args两项其实是实现覆盖Dockerfile中ENTRYPOINT的功能。
5. 1 如果command和args均没有写，那么用Dockerfile的配置。
7. 2 如果command写了，但args没有写，那么Dockerfile默认的配置会被忽略，执行输入的command
9. 3 如果command没写，但args写了，那么Dockerfile中配置的ENTRYPOINT的命令会被执行，使用当前args的参数
11. 4 如果command和args都写了，那么Dockerfile的配置被忽略，执行command并追加上args参数

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环境变量

创建pod-env.yaml文件，内容如下：

1. apiVersion: v1
2. kind: Pod
3. metadata:
4.   name: pod-env
5.   namespace: dev
6. spec:
7.   containers:
8.   - name: busybox
9.     image: busybox:1.30
10.     command: ["/bin/sh","-c","while true;do /bin/echo $(date +%T);sleep 60; done;"]
11.     env: # 设置环境变量列表
12.     - name: "username"
13.       value: "admin"
14.     - name: "password"
15.       value: "123456"

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env，环境变量，用于在pod中的容器设置环境变量。

1. # 创建Pod
2. [root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-env.yaml
3. pod/pod-env created
5. # 进入容器，输出环境变量
6. [root@k8s-master01 ~]# kubectl exec pod-env -n dev -c busybox -it /bin/sh
7. / # echo $username
8. admin
9. / # echo $password
10. 123456

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这种方式不是很推荐，推荐将这些配置单独存储在配置文件中，这种方式将在后面介绍。
端口设置

本文来介绍容器的端口设置，也就是containers的ports选项。
首先看下ports支持的子选项：
[code][root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod.spec.containers.portsKIND:     PodVERSION:  v1RESOURCE: ports FIELDS:   name           # 端口名称，如果指定，必须保证name在pod中是唯一的                   containerPort # 容器要监听的端口(0