上一回我们得出了一个结论:pod扮演的是传统部署环境里“虚拟机”的角色。这样的设计,是为了使用户从传统环境(虚拟机)向k8s环境(容器)的迁移更方便。

如果我们能把pod看成传统环境里的“机器”,把容器看做是运行在这个“机器”里的“用户程序”,理解pod就非常容易了。

比如,调度、网络、存储,以及安全相关的属性,基本上是pod级别的

这些属性的共同特征是,它们描述的是“机器”这个整体,而不是里面运行的“程序”。比如,配置网卡(pod的网络定义),配置磁盘(pod的存储定义),配置防火墙(pod的安全定义)。更不用说,运行在哪个服务器上(pod的调度)。

接下来,先了解pod中几个重要字段的含义和用法。

NodeSelector:是一个供用户将pod与node进行绑定的字段

apiVersion: v1
kind: Pod
...
spec:
 nodeSelector:
   disktype: ssd

这样的配置,意味着这个pod永远只能运行在携带了“disktype:ssd”标签(label)的节点上;否则,它将会调度失败。

NodeName:一旦pod的这个字段被赋值,k8s项目将会被认为这个pod已经经过了调度,调度的结果就是赋值的节点名字。所以,这个字段一般由调度器负责设置,但用户也可以设置它来“骗过”调度器,当然这个做法一般是在测试或者调试的时候才会用到。

HostAliases:定义了pod的hosts文件(比如/etc/hosts)里的内容

apiVersion: v1
kind: Pod
...
spec:
  hostAliases:
  - ip: "10.1.2.3"
    hostnames:
    - "foo.remote"
    - "bar.remote"
...

在这个pod的yaml文件中,我设置了一组IP和hostname的数据。这样,这个pod启动后,/etc/hosts文件的内容将如下显示:

cat /etc/hosts
# Kubernetes-managed hosts file.
127.0.0.1 localhost
...
10.244.135.10 hostaliases-pod
10.1.2.3 foo.remote
10.1.2.3 bar.remote

其中,最下面两行记录,就是我通过HostAliases字段为pod设置的。需要指出的是,在k8s项目中,如果要设置hosts文件里的内容,一定要通过这种方法。否则,如果直接修改了hosts文件的话,在pod被删除重建之后,kubelet会自动覆盖掉被修改的内容。

除了上述相关配置,凡是跟容器的linux  namespace相关的属性,也一定是pod级别的。pod的设计,就是要让它里面的容器尽可能多地共享linux namespace,仅保留必要的隔离和限制能力。这样,pod模拟出的效果,就跟虚拟机里程序间的关系非常类似了。

例子:在下面这个pod的yaml文件中,我定义了shareProcessNamespace=true:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  shareProcessNamespace: true
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
  - name: shell
    image: busybox
    stdin: true
    tty: true

这就意味着这个pod里的容器要共享PID Namespace。

在这个yaml文件中,我还定义了两个容器:一个是nginx容器,一个是开启了tty和stdin的shell容器。

tty和stdin在yaml文件里面声明开启他们俩,其实等同于设置了docker run 里的 -it (-i:stdin;-t:tty)

这个pod被创建后,你就可以使用shell容器的tty跟这个容器进行交互了。

$ kubectl create -f nginx.yaml

接下来,我们使用kubectl attach命令,连接到shell容器的tty上:

$ kubectl attach -it nginx -c shell

这样,我们就可以在shell容器里执行ps指令,查看所有正在运行的进程:

$ kubectl attach -it nginx -c shell
/ # ps ax
PID   USER     TIME  COMMAND
    1 root      0:00 /pause
    8 root      0:00 nginx: master process nginx -g daemon off;
   14 101       0:00 nginx: worker process
   15 root      0:00 sh
   21 root      0:00 ps ax

可以看到,在这个容器里,我们不仅可以看到它本身的ps ax指令,还可以看到nginx容器的进程,以及Infra容器里/pause进程。这就意味着,整个pod里的每个容器的进程,对于所有容器来说都是可见的:他们共享了同一个PID Namespace。

凡是pod中的容器要共享宿主机的Namespace,也一定是pod级别的定义:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  hostNetwork: true
  hostIPC: true
  hostPID: true
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
  - name: shell
    image: busybox
    stdin: true
    tty: true

在这个pod中,我定义了共享宿主机的network,ipc和pid namespace。这就意味着,这个pod里的所有容器,会直接使用宿主机的网络、直接与宿主机进行ipc通信,看到宿主机里正在运行的所有进程。

pod里最重要的字段“container”,之前,我们还接触过 “Init Containers”。其实,这两个字段都属于pod对容器的定义,内容也完全相同,只是Init Container的生命周期,会先于所有的containers,并且严格按照定义的顺序执行。

k8s项目中对container的定义,和docker差不多。image、command、wordingDir、Ports、volumeMounts都是构成k8s项目中container的主要字段。

首先,是ImagePullPolicy字段。它定义了镜像拉取的策略。而它之所以是一个container级别的属性,是因为容器镜像本来就是container定义中的一部分。

ImagePullPolicy的值默认是Always,即每次创建pod都重新拉取一次镜像。另外,当容器的镜像是类似于nginx或者nginx:latest这样的名字时,ImagePullPolicy也会被认为Always。

而如果它的值被定义为Never或者IfNotPresent,则意味着pod永远不会主动拉取这个镜像,或者只在宿主机上不存在这个镜像时才拉取。

其次,是Lifecycle字段。它定义的是Container Lifecycle Hooks。是在容器状态发生变化时触发一系列“钩子”。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: lifecycle-demo
spec:
  containers:
  - name: lifecycle-demo-container
    image: nginx
    lifecycle:
      postStart:
        exec:
          command: ["/bin/sh", "-c", "echo Hello from the postStart handler > /usr/share/message"]
      preStop:
        exec:
          command: ["/usr/sbin/nginx","-s","quit"]

这是一个来自k8s官方文档pod的yaml文件。它其实非常简单,只是定义了一个nginx镜像的容器。不过,在这个yaml文件的容器部分,你会看到这个容器分别设置了一个postStart和preStop参数。

postStart:在容器启动后,立刻执行一个指定的操作。需要说明的是,postStart定义的操作,虽然是在docker容器ENTRYPOINT执行之后,但它并不严格保证顺序。也就是说,在postStart启动时,ENTRYPOINT有可能还没有结束。当然,如果postStart执行超时或者错误,k8s会在该pod的events中报出该容器启动失败的错误信息,导致pod也处于失败的状态。

preStop:容器被杀死之前(比如,收到了SIGKILL信号)。而需要明确的是,preStop操作的执行,是同步的。所以,它会阻塞当前的容器杀死进程,直到这个hook定义操作完成之后,才允许容器被杀死。

上面的例子,我们在容器成功启动之后,在/usr/share/message里写入了依据“欢迎信息”(postStart定义的操作)。而在这个容器被删除之前,我们则先调用了nginx的退出指令(即preStop定义的操作),从而实现了容器的“优雅退出”。

然后,我们了解一下pod对象在k8s中的生命周期

pod生命周期的变化,主要体现在Pod API对象的Status部分,这是它除了Metadata和Spec之外的第三个重要字段。其中,pod.status.phase,就是pod的当前状态,它有如下几种可能的情况:

1. Pending。这个状态意味着,Pod的yaml文件已经提交给了k8s,API对象已经被创建并保存在etcd当中。但是,这个pod里有些容器因为某种原因而不能被顺利创建。比如,调度不成功。

2. Running。这个状态下,Pod已经调度成功,跟一个具体的节点绑定。它包含的容器都已经创建成功,并且至少有一个正在运行中。

3. Succeeded。这个状态意味着,Pod里的所有容器都正常运行完毕,并且已经退出了。这种情况在运行一次性任务时最为常见。

4. Failed。这个状态下,pod里至少有一个容器以不正常的状态(非0的返回码)退出。这个状态,意味着你要想办法debug这个容器的应用,比如查看pod的events和日志。

5. Unknown。这是一个异常状态,意味着pod的状态不能持续地被kubelet汇报给kube-apiserver,这很有可能是主从节点(master和kubelet)间的通信出现了问题。

更进一步地,pod对象的status字段,还可以再细分出一组conditions。这些细分状态的值包括:PodScheduled、Ready、Initialized,以及Unschedulable。只要用于描述造成当前Status的具体原因是什么。

比如,pod当前的status是pending,对应的condition是unschedulable,这就意味着它的调度出现了问题。

而其中,Ready这个细分状态非常值得我们关注:它意味着pod不仅以及正常启动(running),而且已经可以对外提供服务了。这两者之间是有区别的。

总结

Pod API对象是整个k8s体系中最核心的一个概念,多接触些常用的字段,就不需要常去查阅了。

07-14 18:45