K8s: 关于Kubernetes中的Pod的创建，实现原理，Job调度pod以及pod网络

news2024/9/23 15:28:03

Pod 概述

Pod 是最小部署的单元，Pod里面是由一个或多个容器组成，也就是一组容器的集合
一个pod中的容器是共享网络命名空间，每个Pod包含一个或多个紧密相关的用户业务容器
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，
其他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

Pod的创建

现在创建一个 nginx 的 pod, 创建一个文件: my-nginx.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-nginx
  labels:
    name: my-nginx
spec:
  containers:
  - name: my-nginx
    image: nginx:latest
    resources:
        limits:
            memory: "128Mi"
            cpu: "500m"
    ports:
    - containerPort: 80

$ kubectl create -f my-nginx.yaml
```
pod/my-nginx created
```

$ kubectl get po

NAME       READY   STATUS              RESTARTS   AGE
my-nginx   0/1     ContainerCreating   0          6s

$ kubectl describe pod my-nginx

Name:         my-nginx
Namespace:    default
Priority:     0
Node:         node1.k8s/10.211.55.11
Start Time:   Thu, 18 Apr 2024 09:49:12 +0800
Labels:       name=my-nginx
Annotations:  <none>
Status:       Running
IP:           10.244.1.12
IPs:
  IP:  10.244.1.12
Containers:
  my-nginx:
    Container ID:   docker://2c73c0faa3aa91a72849fdaa1aa09cbca1ce3c6ef2092e2542fc7558d3b524a3
    Image:          nginx
    Image ID:       docker-pullable://nginx@sha256:d2cb0992f098fb075674730da5e1c6cccdd4890516e448a1db96e0245c1b7fca
    Port:           80/TCP
    Host Port:      0/TCP
    State:          Running
      Started:      Thu, 18 Apr 2024 09:49:23 +0800
    Ready:          True
    Restart Count:  0
    Limits:
      cpu:     500m
      memory:  128Mi
    Requests:
      cpu:        500m
      memory:     128Mi
    Environment:  <none>
    Mounts:
      /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from kube-api-access-kpmzn (ro)
Conditions:
  Type              Status
  Initialized       True
  Ready             True
  ContainersReady   True
  PodScheduled      True
Volumes:
  kube-api-access-kpmzn:
    Type:                    Projected (a volume that contains injected data from multiple sources)
    TokenExpirationSeconds:  3607
    ConfigMapName:           kube-root-ca.crt
    ConfigMapOptional:       <nil>
    DownwardAPI:             true
QoS Class:                   Guaranteed
Node-Selectors:              <none>
Tolerations:                 node.kubernetes.io/not-ready:NoExecute op=Exists for 300s
                             node.kubernetes.io/unreachable:NoExecute op=Exists for 300s
Events:
  Type    Reason     Age   From               Message
  ----    ------     ----  ----               -------
  Normal  Scheduled  13s   default-scheduler  Successfully assigned default/my-nginx to node1.k8s
  Normal  Pulling    13s   kubelet            Pulling image "nginx"
  Normal  Pulled     2s    kubelet            Successfully pulled image "nginx" in 10.625690431s
  Normal  Created    2s    kubelet            Created container my-nginx
  Normal  Started    2s    kubelet            Started container my-nginx

这里可以看到：
- Successfully assigned default/my-nginx to node1.k8s
- 这里将pod分配到 node1.k8s 节点上

Pod 的实现原理

1 ) Pod 在 K8s 中结构

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

2 ）实现原理

Pod 的共享上下文包括一组 Linux 名字空间、控制组（cgroup）和可能一些其他的隔离方面
即用来隔离 Docker 容器的技术。在 Pod 的上下文中，每个独立的应用可能会进一步实施隔离
就 Docker 概念的术语而言，Pod 类似于共享名字空间和文件系统卷的一组 Docker 容器
说明：除了 Docker 之外，Kubernetes 支持很多其他容器运行时
Docker 是最有名的运行时，使用 Docker 的术语来描述 Pod 会很有帮助

3 ）pod 的结构图例

一个包含多个容器的 Pod 中包含一个用来拉取文件的程序和一个 Web 服务器
均使用持久卷作为容器间共享的存储
在这个小小的pod之内，网络(网卡)和磁盘都是独立的
一个pod内的容器可以实现互相通信和资源共享，也就是可以访问同一个目录
在 pod 停掉之前，会先关闭里面的容器

4 ）pod 的使用

通常你不需要直接创建 Pod，甚至单实例 Pod
相反，你会使用诸如 Deployment 或 Job 这类工作负载资源来创建 Pod
如果 Pod 需要跟踪状态，可以考虑 StatefulSet 资源

5 ）Kubernetes 集群中的 Pod 主要有两种用法

a ）运行单个容器的 Pod
- "每个 Pod 一个容器"模型是最常见的 K8s 用例
- 在这种情况下，可以将 Pod 看作单个容器的包装器
- 并且 K8s 直接管理 Pod，而不是容器
b ）运行多个协同工作的容器的 Pod
- Pod 可能封装由多个紧密耦合且需要共享资源的共处容器组成的应用程序
- 这些位于同一位置的容器可能形成单个内聚的服务单元：
  - 一个容器将文件从共享卷提供给公众
  - 而另一个单独的“边车”（sidecar）容器则刷新或更新这些文件
    - 比如：这个 sidecar 是一个日志的收集容器, 要时时的收集日志
    - 读取应用的日志并推送到 log-stash，elk 或 Prometheus 中去
  - Pod 将这些容器和存储资源打包为一个可管理的实体
  - 通过这种方式形成一个协同工作的单元

6 ) 使用job调度一系列的 pod

目的：基于一个nginx容器完成shell命令，并且完成5次

创建 hello-job.yaml

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
 name: hello-job
spec:
 completions: 5 # 完成5次
 template:
    spec:
      containers:
      - name: hello-job
        image: nginx
        command: ['sh', '-c', 'echo "Hello, Kubernetes" && sleep 1']
      restartPolicy: OnFailure

$ kubectl create -f hello-job.yaml 创建 job
```
job.batch/hello-job created
```

$ kubectl get job 获取 job

NAME        COMPLETIONS   DURATION   AGE
hello-job   0/5           39s        39s

$ kubectl get po -w 监控

NAME                 READY   STATUS              RESTARTS   AGE
hello-job--1-dfj2j   0/1     Completed           0          12s
hello-job--1-k2d2w   0/1     Completed           0          32s
hello-job--1-km7sn   0/1     Completed           0          21s
hello-job--1-n78fk   0/1     Completed           0          45s
hello-job--1-pgcvn   0/1     ContainerCreating   0          2s
hello-job--1-pgcvn   1/1     Running             0          8s
hello-job--1-pgcvn   0/1     Completed           0          9s

$ kubectl get job 再次获取 job

NAME        COMPLETIONS   DURATION   AGE
hello-job   5/5           39s        39s

$ kubectl get po 再次查看 pod

hello-job--1-dfj2j   0/1     Completed   0          16m
hello-job--1-k2d2w   0/1     Completed   0          16m
hello-job--1-km7sn   0/1     Completed   0          16m
hello-job--1-n78fk   0/1     Completed   0          17m
hello-job--1-pgcvn   0/1     Completed   0          16m