[云原生微服务架构]（十四） Kubernetes的pod

程序员的猫的个人博客 / 0 / 0 / 创建于 2年前 / 更新于 2年前

前面的系列文章已介绍 kubernetes 架构，安装，升级和快速入门，读者通过文章的实操已对 kubernetes 已有初步的认识和理解，从本章开始逐步介绍 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

本文从最基础的概念 pod 开始讲解，后续逐步介绍应用部署，存储，负载均衡等相关的控制器，kubernetes 内部由多个不同的控制器组成，每个控制器完成不同的功能。

1. 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。

Pod 概念介绍

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

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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

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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>

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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#

前面我们提到过 kubernetse 是申明式的方式部署应用，应用的部署都定义在 yaml 文件中来实现，如何来编写应用的 yaml 文件呢，下面我来分享两个实际使用的技巧：

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: {}

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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.

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关于 explain 内容解释说明

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
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，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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你还差得远呐！

[云原生微服务架构]（十四） Kubernetes的pod

1. 深入学习 pod#

1.1 Container 和 Pod 概念#

1.2 如何创建 pod#

1.3. 如何编写 yaml 文件#

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