# Kubernetes核心技术Pod ## Pod概述 Pod是K8S系统中可以创建和管理的最小单元，是资源对象模型中由用户创建或部署的最小资源对象模型，也是在K8S上运行容器化应用的资源对象，其它的资源对象都是用来支撑或者扩展Pod对象功能的，比如控制器对象是用来管控Pod对象的，Service或者Ingress资源对象是用来暴露Pod引用对象的，PersistentVolume资源对象是用来为Pod提供存储等等，K8S不会直接处理容器，而是Pod，Pod是由一个或多个container组成。 Pod是Kubernetes的最重要概念，每一个Pod都有一个特殊的被称为 “根容器”的Pause容器。Pause容器对应的镜像属于Kubernetes平台的一部分，除了Pause容器，每个Pod还包含一个或多个紧密相关的用户业务容器。  ### Pod基本概念 - 最小部署的单元 - Pod里面是由一个或多个容器组成【一组容器的集合】 - 一个pod中的容器是共享网络命名空间 - Pod是短暂的 - 每个Pod包含一个或多个紧密相关的用户业务容器 ### Pod存在的意义 - 创建容器使用docker，一个docker对应一个容器，一个容器运行一个应用进程 - Pod是多进程设计，运用多个应用程序，也就是一个Pod里面有多个容器，而一个容器里面运行一个应用程序  - Pod的存在是为了亲密性应用 - 两个应用之间进行交互 - 网络之间的调用【通过127.0.0.1 或 socket】 - 两个应用之间需要频繁调用 Pod是在K8S集群中运行部署应用或服务的最小单元，它是可以支持多容器的。Pod的设计理念是支持多个容器在一个Pod中共享网络地址和文件系统，可以通过进程间通信和文件共享这种简单高效的方式组合完成服务。同时Pod对多容器的支持是K8S中最基础的设计理念。在生产环境中，通常是由不同的团队各自开发构建自己的容器镜像，在部署的时候组合成一个微服务对外提供服务。 Pod是K8S集群中所有业务类型的基础，可以把Pod看作运行在K8S集群上的小机器人，不同类型的业务就需要不同类型的小机器人去执行。目前K8S的业务主要可以分为以下几种 - 长期伺服型：long-running - 批处理型：batch - 节点后台支撑型：node-daemon - 有状态应用型：stateful application 上述的几种类型，分别对应的小机器人控制器为：Deployment、Job、DaemonSet 和 StatefulSet (后面将介绍控制器) ## Pod实现机制 主要有以下两大机制 - 共享网络 - 共享存储 ### 共享网络 容器本身之间相互隔离的，一般是通过 **namespace** 和 **group** 进行隔离，那么Pod里面的容器如何实现通信？ - 首先需要满足前提条件，也就是容器都在同一个**namespace**之间 关于Pod实现原理，首先会在Pod会创建一个根容器： `pause容器`，然后我们在创建业务容器 【nginx，redis 等】，在我们创建业务容器的时候，会把它添加到 `info容器` 中 而在 `info容器` 中会独立出 ip地址，mac地址，port 等信息，然后实现网络的共享  完整步骤如下 - 通过 Pause 容器，把其它业务容器加入到Pause容器里，让所有业务容器在同一个名称空间中，可以实现网络共享 ### 共享存储 Pod持久化数据，专门存储到某个地方中  使用 Volumn数据卷进行共享存储，案例如下所示  ## Pod镜像拉取策略 我们以具体实例来说，拉取策略就是 `imagePullPolicy`  拉取策略主要分为了以下几种 - IfNotPresent：默认值，镜像在宿主机上不存在才拉取 - Always：每次创建Pod都会重新拉取一次镜像 - Never：Pod永远不会主动拉取这个镜像 ## Pod资源限制 也就是我们Pod在进行调度的时候，可以对调度的资源进行限制，例如我们限制 Pod调度是使用的资源是 2C4G，那么在调度对应的node节点时，只会占用对应的资源，对于不满足资源的节点，将不会进行调度  ### 示例 我们在下面的地方进行资源的限制  这里分了两个部分 - request：表示调度所需的资源 - limits：表示最大所占用的资源 ## Pod重启机制 因为Pod中包含了很多个容器，假设某个容器出现问题了，那么就会触发Pod重启机制  重启策略主要分为以下三种 - Always：当容器终止退出后，总是重启容器，默认策略 【nginx等，需要不断提供服务】 - OnFailure：当容器异常退出（退出状态码非0）时，才重启容器。 - Never：当容器终止退出，从不重启容器 【批量任务】 ## Pod健康检查 通过容器检查，原来我们使用下面的命令来检查 ```bash kubectl get pod ``` 但是有的时候，程序可能出现了 **Java** 堆内存溢出，程序还在运行，但是不能对外提供服务了，这个时候就不能通过 容器检查来判断服务是否可用了 这个时候就可以使用应用层面的检查 ```bash # 存活检查，如果检查失败，将杀死容器，根据Pod的restartPolicy【重启策略】来操作 livenessProbe # 就绪检查，如果检查失败，Kubernetes会把Pod从Service endpoints中剔除 readinessProbe ```  Probe支持以下三种检查方式 - http Get：发送HTTP请求，返回200 - 400 范围状态码为成功 - exec：执行Shell命令返回状态码是0为成功 - tcpSocket：发起TCP Socket建立成功 ## Pod调度策略 ### 创建Pod流程 - 首先创建一个pod，然后创建一个API Server 和 Etcd【把创建出来的信息存储在etcd中】 - 然后创建 Scheduler，监控API Server是否有新的Pod，如果有的话，会通过调度算法，把pod调度某个node上 - 在node节点，会通过 `kubelet -- apiserver ` 读取etcd 拿到分配在当前node节点上的pod，然后通过docker创建容器  ### 影响Pod调度的属性 Pod资源限制对Pod的调度会有影响 #### 根据request找到足够node节点进行调度  #### 节点选择器标签影响Pod调度  关于节点选择器，其实就是有两个环境，然后环境之间所用的资源配置不同  我们可以通过以下命令，给我们的节点新增标签，然后节点选择器就会进行调度了 ```bash kubectl label node node1 env_role=prod ``` #### 节点亲和性 节点亲和性 **nodeAffinity** 和 之前nodeSelector 基本一样的，根据节点上标签约束来决定Pod调度到哪些节点上 - 硬亲和性：约束条件必须满足 - 软亲和性：尝试满足，不保证  支持常用操作符：in、NotIn、Exists、Gt、Lt、DoesNotExists 反亲和性：就是和亲和性刚刚相反，如 NotIn、DoesNotExists等 ## 污点和污点容忍 ### 概述 nodeSelector 和 NodeAffinity，都是Prod调度到某些节点上，属于Pod的属性，是在调度的时候实现的。 Taint 污点：节点不做普通分配调度，是节点属性 ### 场景 - 专用节点【限制ip】 - 配置特定硬件的节点【固态硬盘】 - 基于Taint驱逐【在node1不放，在node2放】 ### 查看污点情况 ```bash kubectl describe node k8smaster | grep Taint ```  污点值有三个 - NoSchedule：一定不被调度 - PreferNoSchedule：尽量不被调度【也有被调度的几率】 - NoExecute：不会调度，并且还会驱逐Node已有Pod ### 未节点添加污点 ```bash kubectl taint node [node] key=value:污点的三个值 ``` 举例： ```bash kubectl taint node k8snode1 env_role=yes:NoSchedule ``` ### 删除污点 ```bash kubectl taint node k8snode1 env_role:NoSchedule- ```  ### 演示 我们现在创建多个Pod，查看最后分配到Node上的情况 首先我们创建一个 nginx 的pod ```bash kubectl create deployment web --image=nginx ``` 然后使用命令查看 ```bash kubectl get pods -o wide ```  我们可以非常明显的看到，这个Pod已经被分配到 k8snode1 节点上了 下面我们把pod复制5份，在查看情况pod情况 ```bash kubectl scale deployment web --replicas=5 ``` 我们可以发现，因为master节点存在污点的情况，所以节点都被分配到了 node1 和 node2节点上  我们可以使用下面命令，把刚刚我们创建的pod都删除 ```bash kubectl delete deployment web ``` 现在给了更好的演示污点的用法，我们现在给 node1节点打上污点 ```bash kubectl taint node k8snode1 env_role=yes:NoSchedule ``` 然后我们查看污点是否成功添加 ```bash kubectl describe node k8snode1 | grep Taint ```  然后我们在创建一个 pod ```bash # 创建nginx pod kubectl create deployment web --image=nginx # 复制五次 kubectl scale deployment web --replicas=5 ``` 然后我们在进行查看 ```bash kubectl get pods -o wide ``` 我们能够看到现在所有的pod都被分配到了 k8snode2上，因为刚刚我们给node1节点设置了污点  最后我们可以删除刚刚添加的污点 ```bash kubectl taint node k8snode1 env_role:NoSchedule- ``` ### 污点容忍 污点容忍就是某个节点可能被调度，也可能不被调度