kubernetes中YAML介绍；API资源对象Pod；Pod原理和生命周期；Pod资源限制

YAML介绍；API资源对象Pod；Pod原理和生命周期；Pod资源限制

1）认识YAML

官网（https://yaml.org/）

YAML 语言创建于 2001 年，比 XML 晚了三年。YAML虽然在名字上模仿了XML，但实质上与XML完全不同，更适合人类阅读，计算机解析起来也很容易。

JSON是YAML的子集，YAML支持整数、浮点数、布尔、字符串、数组和对象等数据类型。

也就是说，任何合法的JSON文档也都是YAML文档，如果你了解JSON，那么学习YAML会容易很多。

但和JSON比起来，YAML的语法更简单，形式也更清晰紧凑，主要有如下规则：

使用缩进表示层次，缩进不允许使用tab，只能用空格，缩进空格数多少不要求，只要保证同一层级空格数一样多即可
使用 # 书写注释
数组（列表）是使用 - 开头的清单形式
对象（字典）的格式与JSON基本相同，但Key不需要使用双引号。
表示对象的 : 和表示数组的 - 后面都必须要有空格。
可以使用 — 在一个文件里分隔多个YAML对象。

2）YAML示例

YAML数组(列表)

ProgrammingLanguages:
  - Python
  - Java
  - JavaScript

对应json是这样的：

{
  "ProgrammingLanguages": [
    "Python",
    "Java",
    "JavaScript"
  ]
}

YAML对象(字典)

CloudResources:
  virtualMachines: 5
  storageAccounts: 2

对应json是这样：

{
  "CloudResources": {
    "virtualMachines": 5,
    "storageAccounts": 2
  }
}

复杂的例子，组合数组和对象

DataCenter:
  primary:
    - database: active
    - cache: active
  secondary:
    - webserver: active
    - load-balancer: inactive
    - storage-drivers: [s3, ceph, glusterfs]

对应json为：

{
  "DataCenter": {
    "primary": [
      {
        "database": "active"
      },
      {
        "cache": "active"
      }
    ],
    "secondary": [
      {
        "webserver": "active"
      },
      {
        "load-balancer": "inactive"
      },
      {
        "storage-drivers": ["s3", "ceph", "glusterfs"]
      }
    ]
  }
}

用一张图来总结YAML
在这里插入图片描述

API资源对象Pod

在K8s里，YAML用来声明API对象的，那么API对象都有哪些？可以这样查看资源对象：

kubectl api-resources

Pod为K8s里最小、最简单的资源对象。

运行一个pod

kubectl run pod-demo --image=busybox

从已知Pod导出YAML文件：

kubectl get pod pod-demo -o yaml > pod-demo.yaml

Pod YAML示例：

四个核心部分：apiVersion、Kind、metadata、spec

vi ngx-pod.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: ngx-pod
  namespace: tang  #命名空间要提前创建好
  labels:  ## labels字段非常关键，它可以添加任意数量的Key-Value，目的是为了让pod的信息更加详细
    env: dev

spec:  ##用来定义该pod更多的资源信息，比如containers, volume, storage
  containers:  ##定义容器属性
  - image: nginx:1.23.2
    imagePullPolicy: IfNotPresent  ##镜像拉取策略，三种：Always/Never/IfNotPresent，一般默认是IfNotPresent，也就是说只有本地不存在才会远程拉取镜像，可以减少网络消耗。
    name: ngx
    env:  ##定义变量，类似于Dockerfile里面的ENV指令
      - name: os
        value: "Rocky Linux"
    ports:
    - containerPort: 80

创建命名空间namespace：

kubectl create namespace tang

使用YAML创建pod：

kubectl apply -f testpod.yaml

查看这个pod：

kubectl get pod -n tang

删除pod：

kubectl delete -f testpod.yaml

Pod原理和生命周期

Pod生命周期包括以下几个阶段：

Pending：在此阶段，Pod已被创建，但尚未调度到运行节点上。此时，Pod可能还在等待被调度，或者因为某些限制（如资源不足）而无法立即调度。
Running：在此阶段，Pod已被调度到一个节点，并创建了所有的容器。至少有一个容器正在运行，或者正在启动或重启。
Succeeded：在此阶段，Pod中的所有容器都已成功终止，并且不会再次重启。
Failed：在此阶段，Pod中的至少一个容器已经失败（退出码非零）。这意味着容器已经崩溃或以其他方式出错。
Unknown：在此阶段，Pod的状态无法由Kubernetes确定。这通常是因为与Pod所在节点的通信出现问题。

除了这些基本的生命周期阶段之外，还有一些更详细的容器状态，用于描述容器在Pod生命周期中的不同阶段：

ContainerCreating：容器正在创建，但尚未启动。
Terminating：容器正在终止，但尚未完成。
Terminated：容器已终止。
Waiting：容器处于等待状态，可能是因为它正在等待其他容器启动，或者因为它正在等待资源可用。
Completed：有一种Pod是一次性的，不需要一直运行，只要执行完就会是此状态。

3）创建Pod流程

在这里插入图片描述

1. 用户通过kubectl或其他API客户端提交Pod对象给API server。
2. API server尝试将Pod对象的相关信息存入etcd中，写入操作完成后API server会返回确认信息至客户端。
3. API server开始反映etcd中的状态变化。
4. 所有的Kubernetes组件均使用watch机制来跟踪检查API server上的相关变化。
5. Kube-scheduler通过其watcher观察到API server创建了新的Pod对象但尚未绑定至任何节点。
6. Kube-scheduler为Pod对象挑选一个工作节点并将结果更新至API server。
7. 调度结果由API server更新至etcd，而且API server也开始反映此Pod对象的调度结果。
8. Pod 被调度的目标工作节点上的kubelet尝试在当前节点上调用Containerd启动容器，并将容器的结果状态返回至API server。
9. API server将Pod 状态信息存入etcd。
10. 在etcd确认写操作完成后，API server将确认信息发送至相关的kubelet。

4）删除Pod流程

在这里插入图片描述

1. 请求删除Pod。
2. API server将Pod标记为Terminating状态。
3. （与第 2 步同时进行）kubelet在监控到Pod对象转为Terminating状态的同时启动Pod关闭过程。
4. （与第 2 步同时进行）Service将Endpoint摘除。
5. 如果当前Pod对象定义了preStop hook，则在其标记为Terminating后会以同步的方式执行，宽限期开始计时。
6. Pod中的容器进程收到TERM信号。
7. 宽限期结束后，若进程仍在运行，会收到SIGKILL信号。
8. kubelet请求API server将此Pod对象的宽限期设置为0，从而完成删除操作。

Pod资源限制

1）Resource Quota

资源配额Resource Quotas（简称quota）是对namespace进行资源配额，限制资源使用的一种策略。

K8S是一个多用户架构，当多用户或者团队共享一个K8S系统时，SA使用quota防止用户（基于namespace的）的资源抢占，定义好资源分配策略。

Quota应用在Namespace上，默认情况下，没有Resource Quota的，需要另外创建Quota，并且每个Namespace最多只能有一个Quota对象。

可限定资源类型:

计算资源：limits.cpu、requests.cpu、limits.memory、requests.memory

存储资源，包括存储资源的总量以及指定storage class的总量

requests.storage：存储资源总量，如500Gi

persistentvolumeclaims：pvc的个数

对象数，即可创建的对象的个数

pods, replicationcontrollers, configmaps, secrets，persistentvolumeclaims，services, services.loadbalancers,services.nodeports

注意:

Quota依赖于资源管理器，可以使用资源对象limits或者在创建资源对象时为pod设置资源限制（resources），如果不设置，资源对象无法创建。

当该namespace中的任意个额度达到预设Quota时，将无法创建资源对象。

Resource Quota示例：

cat > quota.yaml <<EOF
apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  namespace: tang
  name: tang-quota

spec:
  hard:
    pods: 50  ## 该命名空间里最多支持启动50个Pods
    requests.cpu: 0.5 ##最低保证0.5个CPU资源
    requests.memory: 512Mi ##最低保证512M内存
    limits.cpu: 5  ##最多使用5核CPU
    limits.memory: 16Gi ##最多使用16G内存
    configmaps: 20 ##最多支持20个configMaps
    persistentvolumeclaims: 20 ##最多支持20个pvc
    replicationcontrollers: 20 ##最多支持20个replicationControllers
    secrets: 20 ##最多支持20个secrets
    services: 50 ##最多支持50个services
EOF

生效

kubectl apply -f quota.yaml

查看

kubectl get quota -n aming

测试：

为了显示限额效果，修改quota.yaml，将pod限制数改为5，其它先删除掉

命令行创建deployment，指定Pod副本为7

kubectl create deployment testdp --image=nginx:1.23.2 -n aming --replicas=7

查看deployment和pod

kubectl get deploy,po -n aming

2）Pod的limits和requests

Resource Quota是针对namespace下面所有的Pod的限制，而Pod自身也有限制。

示例：

cat > quota-pod.yaml <<EOF
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: quota-pod
  namespace: aming

spec:
  containers:
  - image: nginx:1.23.2
    name: ngx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 80
    resources:
      limits:
        cpu: 0.5  ##限制Pod CPU资源最多使用500m，这里的0.5=500m，1=1000m
        memory: 2Gi ##限制内存资源最多使用2G
      requests:
        cpu: 200m  ##K8s要保证Pod使用的最小cpu资源为200m，如果node上资源满足不了，则不会调度到该node上
        memory: 512Mi ##K8s要保证Pod使用最小内存为512M，如果node上资源满足不了，则不会调度到该node上
EOF