Kubernetes |Pod 深入理解與實(shí)踐

這篇文章參考自《Kubernete權(quán)威指南》逾一，對(duì)其中的相關(guān)章節(jié)做了一些總結(jié)几蜻，從下面十個(gè)點(diǎn)對(duì)pod進(jìn)行深入講解喇潘，也會(huì)有些配置的實(shí)例，希望對(duì)大家學(xué)習(xí)kubernetes帶來(lái)些許幫助入蛆。

1pod定義詳解
2pod到底是什么
3靜態(tài)pod
4pod容器共享volume
5pod的配置管理
6pod的生命周期和重啟策略
7pod健康檢查
8玩轉(zhuǎn)pod調(diào)度
9pod的擴(kuò)容和縮容
10pod的滾動(dòng)升級(jí)

1pod定義詳解

下面是一個(gè)完整的yaml格式定義的文件,注意格式响蓉，子集包含關(guān)系，不要有tab哨毁，要用空格枫甲。不是所有的元素都要寫(xiě)，按照實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景配置即可扼褪。

apiVersion: v1            //版本
kind: pod                 //類(lèi)型想幻，pod
metadata:                 //元數(shù)據(jù)
  name: String            //元數(shù)據(jù)，pod的名字
  namespace: String       //元數(shù)據(jù)话浇，pod的命名空間
  labels:                 //元數(shù)據(jù)脏毯，標(biāo)簽列表
    - name: String        //元數(shù)據(jù)，標(biāo)簽的名字
  annotations:            //元數(shù)據(jù),自定義注解列表
    - name: String        //元數(shù)據(jù),自定義注解名字
spec:                     //pod中容器的詳細(xì)定義
  containers:             //pod中的容器列表幔崖，可以有多個(gè)容器
  - name: String
    image: String         //容器中的鏡像
    imagesPullPolicy: [Always|Never|IfNotPresent]//獲取鏡像的策略
    command: [String]     //容器的啟動(dòng)命令列表（不配置的話使用鏡像內(nèi)部的命令）
    args: [String]        //啟動(dòng)參數(shù)列表
    workingDir: String    //容器的工作目錄
    volumeMounts:         //掛載到到容器內(nèi)部的存儲(chǔ)卷設(shè)置
    - name: String
      mountPath: String
      readOnly: boolean
    ports:                //容器需要暴露的端口號(hào)列表
    - name: String
      containerPort: int  //容器要暴露的端口
      hostPort: int       //容器所在主機(jī)監(jiān)聽(tīng)的端口（容器暴露端口映射到宿主機(jī)的端口）
      protocol: String
    env:                  //容器運(yùn)行前要設(shè)置的環(huán)境列表
    - name: String
      value: String
    resources:            //資源限制
      limits:
        cpu: Srting
        memory: String
      requeste:
        cpu: String
        memory: String
    livenessProbe:         //pod內(nèi)容器健康檢查的設(shè)置
      exec:
        command: [String]
      httpGet:             //通過(guò)httpget檢查健康
        path: String
        port: number
        host: String
        scheme: Srtring
        httpHeaders:
        - name: Stirng
          value: String 
      tcpSocket:           //通過(guò)tcpSocket檢查健康
        port: number
      initialDelaySeconds: 0//首次檢查時(shí)間
      timeoutSeconds: 0     //檢查超時(shí)時(shí)間
      periodSeconds: 0      //檢查間隔時(shí)間
      successThreshold: 0
      failureThreshold: 0
      securityContext:      //安全配置
        privileged: falae
    restartPolicy: [Always|Never|OnFailure]//重啟策略
    nodeSelector: object    //節(jié)點(diǎn)選擇
    imagePullSecrets:
    - name: String
    hostNetwork: false      //是否使用主機(jī)網(wǎng)絡(luò)模式食店，默認(rèn)否
  volumes:                  //在該pod上定義共享存儲(chǔ)卷
  - name: String
    meptyDir: {}
    hostPath:
      path: string
    secret:                 //類(lèi)型為secret的存儲(chǔ)卷
      secretName: String
      item:
      - key: String
        path: String
    configMap:             //類(lèi)型為configMap的存儲(chǔ)卷
      name: String
      items:
      - key: String
        path: String
       
      
  

2pod到底是什么

kubernetes中的一切都可以理解為是一種資源對(duì)象，pod,rc,service,都可以理解是 一種資源對(duì)象赏寇。podd的組成示意圖如下：

QQ截圖20170405161659.png

由一個(gè)叫”pause“的根容器吉嫩，加上一個(gè)或多個(gè)用戶(hù)自定義的容器構(gòu)造。pause的狀態(tài)帶便了這一組容器的狀態(tài)嗅定，pod里多個(gè)業(yè)務(wù)容器共享pod的Ip和數(shù)據(jù)卷自娩。

我是這樣理解的，在kubernetes環(huán)境下渠退，pod是容器的載體忙迁，所有的容器都是在pod中被管理，一個(gè)或多個(gè)容器放在pod里作為一個(gè)單元方便管理碎乃。還有就是docker和kubernetes也不是一家公司的姊扔，如果做一個(gè)編排部署的工具，你也不可能直接去管理別人公司開(kāi)發(fā)的東西吧梅誓，然后就把docker容器放在了pod里旱眯，在kubernetes的集群環(huán)境下晨川，我直接管理我的pod,然后對(duì)于docker容器的操作，我把它封裝在pod里删豺，不直接操作共虑。

3靜態(tài)pod

靜態(tài)Pod是由kubelet進(jìn)行管理的僅存在于特定Node上的pod.它們不能通過(guò)API Server進(jìn)行管理，無(wú)法與ReplicationController,Ddeployment或者DaemonSet進(jìn)行關(guān)聯(lián)呀页，也無(wú)法進(jìn)行健康檢查妈拌。

所以我覺(jué)得這個(gè)靜態(tài)pod沒(méi)啥用武之地啊，就不詳細(xì)的寫(xiě)下去了蓬蝶，偷個(gè)懶尘分，嘻嘻。

4pod容器共享volume

在pod中定義容器的時(shí)候可以為單個(gè)容器配置volume丸氛，然后也可以為一個(gè)pod中的多個(gè)容器定義一個(gè)共享的pod 級(jí)別的volume培愁。 那為啥要這樣做呢，比如你在一個(gè)pod里定義了一個(gè)web容器缓窜，然后把生成的日志文件放在了一個(gè)文件夾定续，你還定義了一個(gè)分析日志的容器，那這個(gè)時(shí)候你就可以把這放日志的文件配置為共享的禾锤，這樣一個(gè)容器生產(chǎn)私股，一個(gè)容器度就好了巍虫。

下面是一個(gè)使用共享volume的配置示例

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
 name: volume-pod
spec:
  containers:
  - name: tomcat
    image: tomcat
    ports:
    - containerPort: 8080
    volumeMounts:
    - name: app-logs
      mountPath: /usr/local/tomcat/logs
  - name: loganalysis
    image: loganalysis
    volumeMounts:
    - name: app-logs
      mountPath: /usr/local/tomcat/logs
  volumes:
  - name: app-logs
  emptyDir: {}
    

這個(gè)配置文件除了“emptyDir: {}”這個(gè)地方有點(diǎn)詭異以為纺蛆，其他地方我估計(jì)大家一看就能明白呛每，在最下面定義了一個(gè)叫“app-logs”的volume,然后上面的兩個(gè)容器來(lái)使用它就好了锌奴。

然后現(xiàn)在來(lái)說(shuō)說(shuō)“emptyDir: {}”，其實(shí)這個(gè)地方有三種選擇

  volumes:
  - name: app-logs
  emptyDir: {}
  
  
  volumes:
  - name: app-logs
  hostPth: 
    path: "/data"
    
    
  volumes:
  - name: app-logs
  gcePersistenDisk: 
    pdName: my-data-disk  //my-data-disk需要先創(chuàng)建好
    fsType: ext4

emptyDir是Pod分配到Node后創(chuàng)建的伶贰，他的初始內(nèi)容為空涂身，pod在Node上移除以后也就被銷(xiāo)毀了泊窘。

hostPath是掛載到宿主機(jī)上的目錄逼争，比較適用于需要永久保存的數(shù)據(jù)

gcePersistenDisk 表示使用谷歌公有云提供的磁盤(pán)
創(chuàng)建my-data-disk： gcloud compute disks create --size=500GB --zone=us-centrall-a my-data-disk

5pod的配置管理

應(yīng)用部署的一個(gè)最佳實(shí)踐优床，就是將應(yīng)用所需的配置信息與程序進(jìn)行分離

kubernetes 提供了一種的集群配置管理方案,即ConfigMap，就是將一些環(huán)境變量或者配置文件定義為configmap氮凝，放在kubernetes中羔巢，可以讓其他pod 調(diào)用
configmap 有以下典型的用法

1 生成為容器內(nèi)的環(huán)境變量

2 設(shè)置容器啟動(dòng)命令的啟動(dòng)參數(shù)（需設(shè)置為環(huán)境變量）

3 以volume的形式掛載為容器內(nèi)部的文件或目錄

局限：

1ConfigMap 必須在pod之前創(chuàng)建

2ConfigMap也可以定于屬于某個(gè)NameSpace望忆，只有處于相同NameSpace的pod可以應(yīng)用它

3ConfigMap中的配額管理還未實(shí)現(xiàn)

4如果是volume的形式掛載到容器內(nèi)部罩阵，只能掛載到某個(gè)目錄下，該目錄下原有的文件會(huì)被覆蓋掉

5靜態(tài)不能用configmap(靜態(tài)pod 不受API server 管理)

下面是使用ConfigMap的示例

1定義一個(gè)ConfigMap 配置文件 cm-appvars.yaml

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
 name: cm-appvars
data:
  apploglevel: info
  appdatadir: /var/date
    

2創(chuàng)建ConfigMap: kubectl create -f cm-appvars.yaml

3使用ConfigMap(環(huán)境變量的形式)

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
 name: cm-test-pod
spec:
  containers:
  - name: cm-test
    image: busybux
    env:
    - name: APPLOGLEVEL
      vlaueFrom:
        configMapKeyRef:
          name: cm-appvars   //要和之前創(chuàng)建的ConfigMap的name對(duì)應(yīng)
          key: apploglevel
     - name: APPDATADIR
      vlaueFrom:
        configMapKeyRef:
          name: cm-appvars   //要和之前創(chuàng)建的ConfigMap的name對(duì)應(yīng)
          key: appdatadir

除了可以定義簡(jiǎn)單的k-v鍵值對(duì)启摄，還可以將整個(gè)配置文件定義成ConfigMap
比如server.xml logging.properties（使用volumeMount的形式稿壁，掛載到容器內(nèi)部）

1定義一個(gè)ConfigMap 配置文件 cm-jdbcproperties.yaml

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
 name: cm-jdbcproperties
data:
  key-jdbcproperties: |
    JDBC_DRIVER_CLASS_NAME=com.mysql.jdbc.Driver
    JDBC_URL=jdbc:mysql://localhost:3306/bz_argon?useUnicode=true&characterEncoding=utf8
    JDBC_USER_NAME=root
    JDBC_PASSWORD=maojiancai
    JDBC_INITIALSIZE=10
    JDBC_MAXACTIVE=20
    JDBC_MAXIDLE=20
    JDBC_MINIDLE=10
    JDBC_MAXWAIT=60000
    JDBC_VALIDATIONQUERY=SELECT 1 FROM DUAL
    JDBC_TESTONBORROW=false
    JDBC_TESTONRETURN=false
    JDBC_TESTWHILEIDLE=true
    JDBC_TIMEBETWEENEVICTIONRUNSMILLIS=6000
    JDBC_MINEVICTABLEIDLETIMEMILLIS=25200000
    JDBC_REMOVEABANDONED=true
    JDBC_REMOVEABANDONEDTIMEOUT=1800
    JDBC_LOGABANDONED=true

    

2創(chuàng)建ConfigMap: kubectl create -f cm-jdbcproperties.yaml

3使用ConfigMap(使用volumeMount的形式)

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
 name: cm-test-app
spec:
  containers:
  - name: cm-test-app
    image: cm-test-app
    ports:
    - containerPort: 8080
    volumeMounts:
    - name: jdbcproperties //應(yīng)用下面定義的volumes名
      mountPath: /configfiles
  volumes:
  - name: jdbcproperties    //volumes名
    configMap:
      name: cm-jdbcproperties//這個(gè)名字是第二步創(chuàng)建的configMap
      items:
      - key: key-jdbcproperties
        path: jdbc.properties
    

再提醒一下;

如果是volume的形式掛載到容器內(nèi)部，只能掛載到某個(gè)目錄下歉备，該目錄下原有的文件會(huì)被覆蓋掉

6pod的生命周期和重啟策略

pod一共有四種狀態(tài)

Pod的重啟策略應(yīng)用于Pod內(nèi)的所有容器，由Pod所在Node節(jié)點(diǎn)上的Kubelet進(jìn)行判斷和重啟操作浆劲。重啟策略有以下三種:

7pod健康檢查

Kubernetes內(nèi)部通過(guò)2種探針牌借，實(shí)現(xiàn)了對(duì)Pod健康的檢查

LivenessProbe探針：判斷容器是否存活（running）
ReadinessProbe探針： 用于判斷容器是否啟動(dòng)完成（ready）

LivenessProbe探針通過(guò)三種方式來(lái)檢查容器是否健康

（1）ExecAction:在容器內(nèi)部執(zhí)行一個(gè)命令度气，如果返回碼為0，則表示健康

示例：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
 name: liveness
spec:
  containers:
  - name: liveness
    image: liveness
    args: 
    - /bin/sh
    - -c
    - echo ok > /tmp/healthy: sleep 10; rm - rf /tmp/healthy; sleep 600
    livenessProbe:
      exec:
        command:
        - cat
        - /tmp/health
    initialDelaySeconds: 15
    timeoutSeconds: 1
    

（2）TcpAction:通過(guò)IP 和port ,如果能夠和容器建立連接則表示容器健康

示例：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
 name: pod-with-healthcheck
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    ports:
    - containerPort: 80
    livenessProbe:
      tcpSocket:
        port: 80
    initialDelaySeconds: 15
    timeoutSeconds: 1
    

（3）HttpGetAction:發(fā)送一個(gè)http Get請(qǐng)求（ip+port+請(qǐng)求路徑）如果返回狀態(tài)嗎在200-400之間則表示健康

示例：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
 name: pod-with-healthcheck
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    ports:
    - containerPort: 80
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /_status/healthz  //請(qǐng)求路徑
        port: 80
    initialDelaySeconds: 15
    timeoutSeconds: 1
    

8玩轉(zhuǎn)pod調(diào)度

在kubernetes系統(tǒng)中膨报，pod在大部分場(chǎng)景下都只是容器的載體而已磷籍，通常需要通過(guò)Deployment,DaemonSet,Job等對(duì)象來(lái)完成Pod的調(diào)度與自動(dòng)控制功能。

（1）RC,Deployment: 全自動(dòng)調(diào)度

RC的主要功能之一就是自動(dòng)部署一個(gè)容器應(yīng)用的多份副本丙躏，以及持續(xù)監(jiān)控择示，保持集群內(nèi)有一定數(shù)量的副本數(shù)量（配置文件指定了副本數(shù)量）

NodeSelector: 定向調(diào)度

kubernetes中的Schduler 負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)pode的調(diào)度，他會(huì)根據(jù)一些復(fù)雜的算法晒旅，把pod調(diào)度到某一個(gè)Node上栅盲，如果你想指定某個(gè)Pod需要指定在某個(gè)Node上則可以通過(guò)NodeSelector定向調(diào)度

示例：

1首先通過(guò)kubectl給node打上標(biāo)簽：

格式： kubectl label nodes <node-name> <label-key>=<label-value>

kubectl label nodes node1 zone=north

2在pod定義里選擇某個(gè)node

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-with-healthcheck
spec:
containers:
- name: nginx
  image: nginx
  ports:
  - containerPort: 80
nodeSelector:
  zone: north
  

除了有定向的，還有親和性的調(diào)度 NodeAffinity废恋，符合某種條件的谈秫，比如，某個(gè)值大于1的（可以理解為模糊匹配）,NodeAffinity有In NotIn Exists DoesNotExists Gt Lt 等操作規(guī)則來(lái)選擇Node.

（2）DaemonSet: 特點(diǎn)場(chǎng)景調(diào)度

DaemonSet,用于管理在集群中每個(gè)Node上只運(yùn)行一份Pod的副本實(shí)例鱼鼓，比如在每節(jié)點(diǎn)上都運(yùn)行有且只有一個(gè)fluentd

示例：配置使得在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上都有一個(gè)fluentd 容器

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: DaemonSet
metadata:
 name: fluentd-cloud-logging
 namespace: kube-system
 labels:
   k8s-app: fluentd-cloud-logging
spec:
  template:
    metadata：
       namespace: kube-system
       labels:
         k8s-app: fluentd-cloud-logging
    spec:
      containers:
      - name: fluentd-cloud-logging
        images: gcr.io/google_containers/fluentd-elasticsearch:1.17
        resources:
          limits:
            cpu: 100m
            memory: 200Mi
        env:
        - name: FLUENTD_ARGS
          value: -q
        volumeMounts:
        - name: varlog
          mountPath: /var/log
          readOnly: false
        - name: containers
          mountPath: /var/lib/docker/containers
      volumes:
      - name: containers
        hostPath:
          path: /var/lib/docker/containers
      - name: varlog
        hostPath:
          path: /var/log
 
    

（3）Job: 批處理調(diào)度
我們可以通過(guò)Kubernetes job資源對(duì)象來(lái)定義并啟動(dòng)一個(gè)批處理任務(wù)拟烫。批處理任務(wù)通常并行（或者串行）啟動(dòng)多個(gè)計(jì)算機(jī)進(jìn)程去處理一批工作項(xiàng)∑荆·

9pod的擴(kuò)容和縮容

1通過(guò)scale來(lái)完成擴(kuò)容或縮容

假設(shè) redis-slave 這個(gè)pod原來(lái)定義了5個(gè)副本（reolics:5）

擴(kuò)容到10個(gè),執(zhí)行命令： kubectl scale rc redis-slave --replicas=10

縮容到2個(gè)硕淑，執(zhí)行命令：kubectl scale rc redis-slave --replicas=2

2動(dòng)態(tài)擴(kuò)容縮容（HPA）

通過(guò)對(duì)cpu使用率的監(jiān)控，HPA(Horizontal Pod Autoscaler),來(lái)動(dòng)態(tài)的擴(kuò)容或縮容嘉赎。pod cpu使用率是考heapster組件來(lái)獲取的置媳，所以要預(yù)先安裝好。

創(chuàng)建HPA：

在創(chuàng)建HPA前需要已經(jīng)存在一個(gè)RC或Deployment對(duì)象公条，并且該RC或Deployment中的Pod必須定義 resource.request.cpu的請(qǐng)求值拇囊，否則無(wú)法獲取cpu使用情導(dǎo)致HPA 無(wú)法工作

假設(shè)現(xiàn)在有一個(gè)php-apache RC

1通過(guò)kubectl autoscale 命令創(chuàng)建

kubectl autoscale rc php-apache --min=1 --max=10 --cpu-percent=50

含義：在1-10之間調(diào)整副本數(shù)量，使CPU使用率維持在50%左右

2通過(guò)配置文件的方式創(chuàng)建HPA

apiVersion: autoscaling/v1
kind: HorizaontalPodAutoscaler
metadata:
 name: php-apache
spec:
 scaleTargetRef:
   apiVersion: v1
   kind: ReplicationController
   name: php-apache
 minReplicas: 1
 maxrReplicas: 10
 targetCPUUtilizationPercentage: 50

10pod的滾動(dòng)升級(jí)

滾動(dòng)升級(jí)通過(guò)kubectl rolling-update 命令一鍵完成靶橱。

示例：假設(shè)現(xiàn)在運(yùn)行的redis-master的pod是1.0版本寥袭，現(xiàn)在需要升級(jí)到2.0版本路捧。

創(chuàng)建redis-master-controller-v2.yaml

apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
 name: redis-master-v2
 labels:
  name: redis-master
  version: v2
spec:
  replicas: 1
  selector:
    name: redis-master
    version: v2
  template:
    metadata:
      labels:
        name: redis-master
        version: v2
    spec:
    containers:
    - name: master
      images: kubeguide/redis-master:2.0
      ports:
      - containerPort: 6379
      

更新：kubectl rolling-update redis-master -f redis-master-controller-v2.yaml

需要注意到是：

rc的名字（name）不能與舊的rc的名字相同

在selector中至少有一個(gè)Label與舊的Label不同。以標(biāo)識(shí)其為新的RC