【云原生】深入掌握k8s中Pod和生命周期

1 什么是 Pod

摘取官网: Pod | Kubernetes

1.1 简介

       Pod 是可以在 Kubernetes 中创建和管理的、最小的可部署的计算单元。Pod（就像在鲸鱼荚或者豌豆荚中）是一组（一个或多个）容器； 这些容器共享存储、网络、以及怎样运行这些容器的声明。 Pod 中的内容总是并置（colocated）的并且一同调度，在共享的上下文中运行。简言之如果用 Docker 的术语来描述，Pod 类似于共享名字空间并共享文件系统卷的一组容器。

定义: Pod 就是用来管理一组(一个|多个)容器的集合 特点: 共享网络 共享存储 共享上下文环境

1.2 Pod 怎样管理多个容器?

       Pod 中的容器被自动安排到集群中的同一物理机或虚拟机上，并可以一起进行调度。 容器之间可以共享资源和依赖、彼此通信、协调何时以及何种方式终止自身。例如，你可能有一个容器，为共享卷中的文件提供 Web 服务器支持，以及一个单独的 "边车 (sidercar)" 容器负责从远端更新这些文件，如下图所示：

1.3 如何使用 Pod?

       通常你不需要直接创建 Pod，甚至单实例 Pod。 相反，你会使用诸如 Deployment 或 Job 这类工作负载资源来创建 Pod。 如果 Pod 需要跟踪状态，可以考虑 StatefulSet 资源。

Kubernetes 集群中的 Pod 主要有两种用法：

• 运行单个容器的 Pod。"每个 Pod 一个容器" 模型是最常见的 Kubernetes 用例； 在这种情况下，可以将 Pod 看作单个容器的包装器，并且 Kubernetes 直接管理 Pod，而不是容器。
  
• 运行多个协同工作的容器 的 Pod。 Pod 可能封装由多个紧密耦合且需要共享资源的共处容器组成的应用程序。 这些位于同一位置的容器可能形成单个内聚的服务单元 —— 一个容器将文件从共享卷提供给公众， 而另一个单独的 “边车”（sidecar）容器则刷新或更新这些文件。 Pod 将这些容器和存储资源打包为一个可管理的实体。
  

说明:

• 将多个并置、同管的容器组织到一个 Pod 中是一种相对高级的使用场景。 只有在一些场景中，容器之间紧密关联时你才应该使用这种模式。
  
• 每个 Pod 都旨在运行给定应用程序的单个实例。如果希望横向扩展应用程序 （例如，运行多个实例以提供更多的资源），则应该使用多个 Pod，每个实例使用一个 Pod。 在 Kubernetes 中，这通常被称为副本（Replication）。 通常使用一种工作负载资源及其控制器来创建和管理一组 Pod 副本。
  

2 Pod 基本操作

2.1 查看 pod

# 查看默认命名空间的 pod
$ kubectl get pods|pod|po
# 查看所有命名空间的 pod
$ kubectl get pods|pod -A
$ kubectl get pods|pod|po -n 命名空间名称
# 查看默认命名空间下 pod 的详细信息
$ kubectl get pods -o wide 
# 查看所有命名空间下 pod 的详细信息
$ kubectl get pods -o wide -A
# 实时监控 pod 的状态
$ kubectl get pod -w

2.2 创建 pod

pod : kubectl run nginx(pod名称) --image=nginx:1.19

container: docker run --name nginx nginx:1.19

官网参考地址: Pod | Kubernetes

# nginx-pod.yml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx:1.19
      ports:
            - containerPort: 80
# 使用 kubectl apply/create -f 创建 pod
$ kubectl create -f nginx-pod.yml
$ kubectl apply -f nginx-pod.yml

注意: create 仅仅是不存在时创建,如果已经存在则报错！apply 不存在创建，存在更新配置。推荐使用 apply！

2.3 删除 pod

$ kubectl delete pod  pod名称
$ kubectl delete -f pod.yml

2.4 进入 pod 中容器

# 注意: 这种方式进入容器默认只会进入 pod 中第一个容器
$ kubectl exec -it nginx(pod名称) --(固定写死) bash(执行命令)
# 注意: 进入指定 pod 中指定容器
$ kubectl exec -it pod名称 -c 容器名称 --(固定写死) bash(执行命令)

2.5 查看 pod 日志

# 注意: 查看 pod 中第一个容器日志
$ kubectl logs -f(可选,实时) nginx(pod 名称)
# 注意: 查看 pod 中指定容器的日志
$ kubect logs -f pod名称 -c 容器名称

2.6 查看 pod 描述信息

$ kubectl describe pod nginx(pod名称)

3 Pod 运行多个容器

3.1 创建 pod

# myapp-pod.yml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp
spec:
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx:1.19
      ports:
            - containerPort: 80
      imagePullPolicy: IfNotPresent
    - name: redis
      image: redis:5.0.10
      ports:
            - containerPort: 6379
      imagePullPolicy: IfNotPresent

       创建运行

$ kubectl apply -f myapp-pod.yml

3.2 查看指定容器日志

# 查看日志 (默认只查看第一个容器日志，这里是展示 nginx 日志)
$ kubectl logs -f myapp
# 查看 pod 中指定容器的日志
$ kubectl logs -f myapp -c nginx(容器名称)
$ kubectl logs -f myapp -c redis(容器名称)

3.3 进入容器

# 进入 pod 的容器 (默认进入第一个容器内部，这里会进入 nginx 容器内部)
$ kubectl exec -it myapp -- sh
# 进入 pod 中指定容器内部
$ kubectl exec -it myapp -c nginx -- sh
$ kubectl exec -it myapp -c redis -- sh

4 Pod 的 Labels(标签)

 标签（Labels） 是附加到 Kubernetes 对象（比如 Pod）上的键值对。 标签旨在用于指定对用户有意义且相关的对象的标识属性。标签可以在创建时附加到对象，随后可以随时添加和修改。每个对象都可以定义一组键(key)/值(value)标签，但是每个键(key)对于给定对象必须是唯一的。

标签作用: 就是用来给 k8s 中对象起别名, 有了别名可以过滤和筛选

4.1 语法

标签由键值对组成，其有效标签值：

• 必须为 63 个字符或更少（可以为空）
  
• 除非标签值为空，必须以字母数字字符（[a-z0-9A-Z]）开头和结尾
  
• 包含破折号（-）、下划线（_）、点（.）和字母或数字
  

4.2 示例

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp
  labels:
    name: myapp #创建时添加
spec:
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx:1.21
      imagePullPolicy: IfNotPresent
​
    - name: redis
      image: redis:5.0.10
      imagePullPolicy: IfNotPresent
  restartPolicy: Always

4.3 标签基本操作

# 查看标签
$ kubectl get pods --show-labels
# kubectl label pod pod名称 标签键值对
$ kubectl label pod myapp env=prod
# 覆盖标签 --overwrite
$ kubectl label --overwrite pod myapp env=test
# 删除标签 -号代表删除标签
$ kubectl label pod myapp env-
# 根据标签筛选 env=test/env  > = < 
$ kubectl get po -l env=test
$ kubectl get po -l env
$ kubectl get po -l '!env' # 不包含的 pod
$ kubectl get po -l 'env in (test,prod)' #选择含有指定值的 pod
$ kubectl get po -l 'env notin (test,prod)' #选择含有指定值的 pod

5 Pod 的生命周期

摘自官网: Pod 的生命周期 | Kubernetes

       Pod 遵循预定义的生命周期，起始于 Pending 阶段， 如果至少其中有一个主要容器正常启动，则进入 Running，之后取决于 Pod 中是否有容器以失败状态结束而进入 Succeeded 或者 Failed 阶段。与此同时Pod 在其生命周期中只会被调度一次。 一旦 Pod 被调度（分派）到某个节点，Pod 会一直在该节点运行，直到 Pod 停止或者被终止。

5.1 生命周期

       和一个个独立的应用容器一样，Pod 也被认为是相对临时性（而不是长期存在）的实体。 Pod 会被创建、赋予一个唯一的 ID(UID)， 并被调度到节点，并在终止（根据重启策略）或删除之前一直运行在该节点。如果一个节点死掉了，调度到该节点的 Pod 也被计划在给定超时期限结束后删除。

       Pod 自身不具有自愈能力。如果 Pod 被调度到某节点而该节点之后失效， Pod 会被删除；类似地，Pod 无法在因节点资源耗尽或者节点维护而被驱逐期间继续存活。 Kubernetes 使用一种高级抽象来管理这些相对而言可随时丢弃的 Pod 实例， 称作控制器。

       任何给定的 Pod （由 UID 定义）从不会被“重新调度（rescheduled）”到不同的节点； 相反，这一 Pod 可以被一个新的、几乎完全相同的 Pod 替换掉。 如果需要，新 Pod 的名字可以不变，但是其 UID 会不同。

       如果某物声称其生命期与某 Pod 相同，例如存储卷， 这就意味着该对象在此 Pod （UID 亦相同）存在期间也一直存在。 如果 Pod 因为任何原因被删除，甚至完全相同的替代 Pod 被创建时， 这个相关的对象（例如这里的卷）也会被删除并重建。

5.2 pod 阶段

Pod 阶段的数量和含义是严格定义的。 除了本文档中列举的内容外，不应该再假定 Pod 有其他的 phase 值。

说明：

1. 当一个 Pod 被删除时，执行一些 kubectl 命令会展示这个 Pod 的状态为 Terminating（终止）。 这个 Terminating 状态并不是 Pod 阶段之一。 Pod 被赋予一个可以体面终止的期限，默认为 30 秒。 你可以使用 --force 参数来强制终止 Pod。
   
2. 如果某节点死掉或者与集群中其他节点失联，Kubernetes 会实施一种策略，将失去的节点上运行的所有 Pod 的 phase 设置为 Failed。