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07、K8s实战：学习Kubernetes的Pod

分类：K8s实战（2）    2024-03-10    阅读(130)

前言

kubernetes中的基础概念概念和核心概念，基础概念包括：namespace，labels，annotations，pods，volumes等；核心概念包含kubernetes中各种controller，包含以下几种：

  • 应用副本控制器有：Deployments，ReplicaSets，DaemonSets，StatefulSets；
  • 批处理任务控制器Jobs和CronJob
  • 存储控制器PersistentVoloume，PersistentVolumeClaim，StorageClass；
  • 服务负载均衡Service，Ingress，NetworkPolicy和DNS名称解析；
  • 配置和密钥ConfigMaps和Secrets

一、 深入学习pod

1.1、Container 和 Pod 概念

容器是一种便携式，轻量级别的容器虚拟化技术，使用 linux cggroup 技术实现各种资源的隔离，如 cpu，memory，pid，mount，IPC 等，相比于虚拟化技术如 KVM，容器技术更加轻量级，它的产生主要解决环境的环境发布的问题，目前主流的容器技术是docker，说到容器，一般都等同于docker。要运行容器首先需要有镜像，应用和应用依赖的环境运行在容器中，在kubernetes 中不会直接运行 container，而是运行 pod，一个 pod 里面包含多个 container，container 之间共享相同的 namespace，network，storage 等。镜像存储在私有镜像或者公有镜像中，运行时通过 docker image pull 的方式拉取到本地运行，images 的拉取策略包含有两种：

  • ImagePullPolicy为Always，不管本地是否有直接下载
  • ImagePullPolicy为IfNotPresent，默认镜像拉取得策略，本地不存在再拉取

Pods 是kubernetes 中最小的调度单位，Pods 内运行一个或者多个 container，container 之间共享 pod 的网络 ip 资源，存储 volume 资源，计算等资源，方便 pod 内部的 container 之间能够实现快速的访问和交互。

*

如上图所示，Pod的使用方式通常包含两种：

  • Pod中运行一个容器，最经常使用的模式，container封装在pod中调度，两者几乎等同，但k8s不直接管理容器
  • Pod中运行多个容器，多个容器封装在pod中一起调度，适用于容器之间有数据交互和调用的场景，如app+redis，pod内部共享相同的网络命名空间，存储命名空间，进程命名空间等。

1.2、如何创建pod

kubernetes交互的方式通常分为四种：

  • 命令行，kubectl和kubernetes交互，完成资源的管理，命令行入门简单，但只能支持部分资源创建
  • API，通过resfulAPI以http的方式和kubernetes交互，适用于基于API做二次开发
  • SDK，提供各种语言原生的SDK，实现各种语言编程接入
  • YAML，通过易于理解的YAML文件格式，描述资源的定义，功能最丰富，最终转换为json格式

kubernetes中通过定义生申明式的方式定义资源，即通过在yaml文件中定义所需的资源，kubernetes通过controller-manager按照yaml文件中定义的资源去生成所需的资源（match the current state to desired state）。通常在kubernetes中通过yaml文件的方式定义资源，然后通过kubectl create -f 文件.yaml的方式应用配置，如下演示创建一个nginx应用的操作。

1、编写yaml文件，定义一个pod资源

[root@node-1 demo]# cat nginx.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-demo
  labels:
    name: nginx-demo
spec:
  containers:
  - name: nginx-demo
    image: nginx:1.7.9
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - name: nginx-port-80
      protocol: TCP
      containerPort: 80

关于配置文件，说明如下：

  • apiVersion：api 使用的版本，kubectl api-versions 可查看到当前系统能支持的版本列表。
  • kind：指定资源类型，表示为Pod的资源类型
  • metadata：指定 Pod 的元数据，metadata.name 指定名称，metadata.labels 指定 Pod 的所属的标签
  • spec：指定 Pod 的模版属性，spec.containers 配置容器的信息，spec.containers.name 指定名字，spec.containers.image 指定容器镜像的名称，spec.containers.imagePullPolicy 是镜像的下载方式，IfNotPresent 表示当镜像不存在时下载，spec.containers.ports.name 指定 port 的名称，spec.containers.ports.protocol 协议类型为 TCP，spec.containers.ports.containerPort 为容器端口。

2、创建pod应用

[root@node-1 demo]# kubectl apply -f nginx.yaml 
pod/nginx-demo created

3、访问应用

获取容器的IP地址
[root@node-1 demo]# kubectl get pods -o wide 
NAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
demo-7b86696648-8bq7h   1/1     Running   0          8h    10.244.1.11   node-2   <none>           <none>
demo-7b86696648-8qp46   1/1     Running   0          8h    10.244.1.10   node-2   <none>           <none>
demo-7b86696648-d6hfw   1/1     Running   0          8h    10.244.1.12   node-2   <none>           <none>
nginx-demo              1/1     Running   0          50s   10.244.2.11   node-3   <none>           <none>

访问站点内容：
[root@node-1 demo]# curl http://10.244.2.11
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
    body {
        width: 35em;
        margin: 0 auto;
        font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
    }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>

前面我们我们学习过kubernetes支持滚动升级RollingUpdate，弹性扩容replicas等特性，如何给Pod做滚动升级保障业务不中断，如何提高Pod的副本个数保障高可用呢？

答案是：不支持。Pod 是单个，无法支持一些高级特性，高级特性需要通过高级的副本控制器如 ReplicaSets，Deployments，StatefulSets，DaemonSets 等才能支持。Pod 在实际应用中很少用，除了测试和运行一些简单的功能外，实际使用建议使用Deployments代替，Pod 的定义以Template的方式嵌入在副本控制器中。

1.3、如何编写yaml文件

1、通过定义模版快速生成。

kubectl create apps -o yaml --dry-run 的方式生成，--dry-run 仅仅是试运行，并不实际在 k8s 集群中运行，通过指定 -o yaml 输出 yaml格式文件，生成后给基于模版修改即可，如下：

[root@node-1 demo]# kubectl create deployment demo --image=nginx:latest  --dry-run -o yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    app: demo
  name: demo
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: demo
  strategy: {}
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      labels:
        app: demo
    spec:
      containers:
      - image: nginx:latest
        name: nginx
        resources: {}
status: {}

2、explain 命令

explain 命令堪称是语法查询器，可以查到每个字段的含义，使用说明和使用方式，如想要查看 Pod 的 spec中 containers 其他支持的字段，可以通过 kubectl explain Pod.spec.containers的方式查询，如下：

[root@node-1 demo]# kubectl explain Pods.spec.containers
KIND:     Pod
VERSION:  v1

RESOURCE: containers <[]Object>

DESCRIPTION:
     List of containers belonging to the pod. Containers cannot currently be
     added or removed. There must be at least one container in a Pod. Cannot be
     updated.

     A single application container that you want to run within a pod.

FIELDS:
   args	<[]string> #命令参数
     Arguments to the entrypoint. The docker image's CMD is used if this is not
     provided. Variable references $(VAR_NAME) are expanded using the
     container's environment. If a variable cannot be resolved, the reference in
     the input string will be unchanged. The $(VAR_NAME) syntax can be escaped
     with a double $$, ie: $$(VAR_NAME). Escaped references will never be
     expanded, regardless of whether the variable exists or not. Cannot be
     updated. More info:
     https://kubernetes.io/docs/tasks/inject-data-application/define-command-argument-container/#running-a-command-in-a-shell

   image	<string> #镜像定义
     Docker image name. More info:
     https://kubernetes.io/docs/concepts/containers/images This field is
     optional to allow higher level config management to default or override
     container images in workload controllers like Deployments and StatefulSets.

   ports	<[]Object> #端口定义
     List of ports to expose from the container. Exposing a port here gives the
     system additional information about the network connections a container
     uses, but is primarily informational. Not specifying a port here DOES NOT
     prevent that port from being exposed. Any port which is listening on the
     default "0.0.0.0" address inside a container will be accessible from the
     network. Cannot be updated.

   readinessProbe	<Object> #可用健康检查
     Periodic probe of container service readiness. Container will be removed
     from service endpoints if the probe fails. Cannot be updated. More info:
     https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/pods/pod-lifecycle#container-probes

   resources	<Object> #资源设置
     Compute Resources required by this container. Cannot be updated. More info:
     https://kubernetes.io/docs/concepts/configuration/manage-compute-resources-container/

...省略部分输出...
   volumeMounts	<[]Object> #挂载存储
     Pod volumes to mount into the container's filesystem. Cannot be updated.

   workingDir	<string>
     Container's working directory. If not specified, the container runtime's
     default will be used, which might be configured in the container image.
     Cannot be updated.

关于explain内容解释说明

  • <string> 表示后面接一个字符串
  • <\[\]Object> 表示后面是一个列表的对象，列表需要以-开始，且可以写多个
  • <Object> 表示一个对象，对象内部包含多个属性

如继续上面的内容，如果需要查看resource资源定义，可以通过explain pods.spec.containers.resource 来查看具体的使用方法。通过上面两个工具的介绍，平时在日常工作中找到编写yaml文件部署应用的地图，建议手工多写几次，注意语法锁进，多写几次就熟悉了。Pod中设计到有很多的特性，如资源分配，健康检查，存储挂载等（参考附录文章），后续我们做详细介绍，Pod将以Template的方式嵌入到副本控制器如Deployments中。

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