不懂Pod？不足以谈K8s

news2024/11/15 15:37:30

文章目录

  • ✨ 前言
  • 1. myblog改造及优化
  • 2. Pod生命周期
    • 🍑 如何编写资源 yaml
    • 🍑 pod状态与生命周期
  • 3. Pod操作总结

✨ 前言

在上一篇文章中，我们学习了 Pod 的常用设置，那么这篇文章咱们继续开动！

  • K8s落地实践之旅 —— Pod（豌豆荚）

1. myblog改造及优化

目前完善后的 yaml，myblog/one-pod/pod-completed.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myblog
  namespace: luffy
  labels:
    component: myblog
spec:
  volumes: 
  - name: mysql-data
    hostPath: 
      path: /opt/mysql/data
  nodeSelector:   # 使用节点选择器将Pod调度到指定label的节点
    component: mysql
  containers:
  - name: myblog
    image: 172.21.51.143:5000/myblog:v1
    env:
    - name: MYSQL_HOST   #  指定root用户的用户名
      value: "127.0.0.1"
    - name: MYSQL_PASSWD
      value: "123456"
    ports:
    - containerPort: 8002
    resources:
      requests:
        memory: 100Mi
        cpu: 50m
      limits:
        memory: 500Mi
        cpu: 100m
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /blog/index/
        port: 8002
        scheme: HTTP
      initialDelaySeconds: 10  # 容器启动后第一次执行探测是需要等待多少秒
      periodSeconds: 15 	# 执行探测的频率
      timeoutSeconds: 2		# 探测超时时间
    readinessProbe: 
      httpGet: 
        path: /blog/index/
        port: 8002
        scheme: HTTP
      initialDelaySeconds: 10 
      timeoutSeconds: 2
      periodSeconds: 15
  - name: mysql
    image: mysql:5.7
    args:
    - --character-set-server=utf8mb4
    - --collation-server=utf8mb4_unicode_ci
    ports:
    - containerPort: 3306
    env:
    - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
      value: "123456"
    - name: MYSQL_DATABASE
      value: "myblog"
    resources:
      requests:
        memory: 100Mi
        cpu: 50m
      limits:
        memory: 500Mi
        cpu: 100m
    readinessProbe:
      tcpSocket:
        port: 3306
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 10
    livenessProbe:
      tcpSocket:
        port: 3306
      initialDelaySeconds: 15
      periodSeconds: 20
    volumeMounts:
    - name: mysql-data
      mountPath: /var/lib/mysql

为什么要优化

  • 考虑真实的使用场景，像数据库这类中间件，是作为公共资源，为多个项目提供服务，不适合和业务容器绑定在同一个 Pod 中，因为业务容器是经常变更的，而数据库不需要频繁迭代
  • yaml 的环境变量中存在敏感信息（账号、密码），存在安全隐患

解决问题一，需要拆分 yaml

myblog/two-pod/mysql.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mysql
  namespace: luffy
  labels:
    component: mysql
spec:
  hostNetwork: true	# 声明pod的网络模式为host模式，效果同docker run --net=host
  volumes: 
  - name: mysql-data
    hostPath: 
      path: /opt/mysql/data
  nodeSelector:   # 使用节点选择器将Pod调度到指定label的节点
    component: mysql
  containers:
  - name: mysql
    image: mysql:5.7
    args:
    - --character-set-server=utf8mb4
    - --collation-server=utf8mb4_unicode_ci
    ports:
    - containerPort: 3306
    env:
    - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
      value: "123456"
    - name: MYSQL_DATABASE
      value: "myblog"
    resources:
      requests:
        memory: 100Mi
        cpu: 50m
      limits:
        memory: 500Mi
        cpu: 100m
    readinessProbe:
      tcpSocket:
        port: 3306
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 10
    livenessProbe:
      tcpSocket:
        port: 3306
      initialDelaySeconds: 15
      periodSeconds: 20
    volumeMounts:
    - name: mysql-data
      mountPath: /var/lib/mysql

myblog.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myblog
  namespace: luffy
  labels:
    component: myblog
spec:
  containers:
  - name: myblog
    image: 172.21.51.143:5000/myblog:v1
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    env:
    - name: MYSQL_HOST   #  指定root用户的用户名
      value: "172.21.51.67"
    - name: MYSQL_PASSWD
      value: "123456"
    ports:
    - containerPort: 8002
    resources:
      requests:
        memory: 100Mi
        cpu: 50m
      limits:
        memory: 500Mi
        cpu: 100m
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /blog/index/
        port: 8002
        scheme: HTTP
      initialDelaySeconds: 10  # 容器启动后第一次执行探测是需要等待多少秒
      periodSeconds: 15 	# 执行探测的频率
      timeoutSeconds: 2		# 探测超时时间
    readinessProbe: 
      httpGet: 
        path: /blog/index/
        port: 8002
        scheme: HTTP
      initialDelaySeconds: 10 
      timeoutSeconds: 2
      periodSeconds: 15

创建测试

## 先删除旧pod
$ kubectl -n luffy delete po myblog

## 分别创建mysql和myblog
$ kubectl create -f mysql.yaml
$ kubectl create -f myblog.yaml

## 查看pod，注意mysqlIP为宿主机IP，因为网络模式为host
$ kubectl -n luffy get po -o wide 
NAME     READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP                NODE
myblog   1/1     Running   0          41s   10.244.1.152      k8s-slave1
mysql    1/1     Running   0          52s   172.21.51.67   k8s-slave1

## 访问myblog服务正常
$ curl 10.244.1.152:8002/blog/index/

解决问题二，环境变量中敏感信息带来的安全隐患

为什么要统一管理环境变量

  • 环境变量中有很多敏感的信息，比如账号密码，直接暴漏在 yaml 文件中存在安全性问题
  • 团队内部一般存在多个项目，这些项目直接存在配置相同环境变量的情况，因此可以统一维护管理
  • 对于开发、测试、生产环境，由于配置均不同，每套环境部署的时候都要修改 yaml，带来额外的开销

k8s提供两类资源，configMap 和 Secret，可以用来实现业务配置的统一管理， 允许将配置文件与镜像文件分离，以使容器化的应用程序具有可移植性 。

在这里插入图片描述

configMap，通常用来管理应用的配置文件或者环境变量，myblog/two-pod/configmap.yaml

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: myblog
  namespace: luffy
data:
  MYSQL_HOST: "172.21.51.67"
  MYSQL_PORT: "3306"

创建并查看 configMap：

$ kubectl create -f configmap.yaml
$ kubectl -n luffy get cm myblog -oyaml

或者可以使用命令的方式，从文件中创建，比如：

configmap.txt

$ cat configmap.txt
MYSQL_HOST=172.21.51.67
MYSQL_PORT=3306
$ kubectl create configmap myblog --from-env-file=configmap.txt
  • Secret，管理敏感类的信息，默认会 base64 编码存储，有三种类型
    • Service Account：用来访问 Kubernetes API，由 Kubernetes 自动创建，并且会自动挂载到 Pod 的 /run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount 目录中；创建 ServiceAccount 后，Pod中指定 serviceAccount 后，自动创建该 ServiceAccount 对应的 secret；
    • Opaque： base64 编码格式的 Secret，用来存储密码、密钥等；
    • kubernetes.io/dockerconfigjson：用来存储私有 docker registry 的认证信息。

myblog/two-pod/secret.yaml

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: myblog
  namespace: luffy
type: Opaque
data:
  MYSQL_USER: cm9vdA==		#注意加-n参数， echo -n root|base64
  MYSQL_PASSWD: MTIzNDU2

创建并查看：

$ kubectl create -f secret.yaml
$ kubectl -n luffy get secret

如果不习惯这种方式，可以通过如下方式：

$ cat secret.txt
MYSQL_USER=root
MYSQL_PASSWD=123456
$ kubectl -n luffy create secret generic myblog --from-env-file=secret.txt

修改后的 mysql 的 yaml，资源路径：myblog/two-pod/mysql-with-config.yaml

...
spec:
  containers:
  - name: mysql
    args:
    - --character-set-server=utf8mb4
    - --collation-server=utf8mb4_unicode_ci
    env:
    - name: MYSQL_USER
      valueFrom:
        secretKeyRef:
          name: myblog
          key: MYSQL_USER
    - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
      valueFrom:
        secretKeyRef:
          name: myblog
          key: MYSQL_PASSWD
    - name: MYSQL_DATABASE
      value: "myblog"
...

整体修改后的myblog的yaml，资源路径：myblog/two-pod/myblog-with-config.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myblog
  namespace: luffy
  labels:
    component: myblog
spec:
  containers:
  - name: myblog
    image: 172.21.51.143:5000/myblog:v1
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    env:
    - name: MYSQL_HOST
      valueFrom:
        configMapKeyRef:
          name: myblog
          key: MYSQL_HOST
    - name: MYSQL_PORT
      valueFrom:
        configMapKeyRef:
          name: myblog
          key: MYSQL_PORT
    - name: MYSQL_USER
      valueFrom:
        secretKeyRef:
          name: myblog
          key: MYSQL_USER
    - name: MYSQL_PASSWD
      valueFrom:
        secretKeyRef:
          name: myblog
          key: MYSQL_PASSWD
    ports:
    - containerPort: 8002
    resources:
      requests:
        memory: 100Mi
        cpu: 50m
      limits:
        memory: 500Mi
        cpu: 100m
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /blog/index/
        port: 8002
        scheme: HTTP
      initialDelaySeconds: 10  # 容器启动后第一次执行探测是需要等待多少秒
      periodSeconds: 15 	# 执行探测的频率
      timeoutSeconds: 2		# 探测超时时间
    readinessProbe: 
      httpGet: 
        path: /blog/index/
        port: 8002
        scheme: HTTP
      initialDelaySeconds: 10 
      timeoutSeconds: 2
      periodSeconds: 15

在部署不同的环境时，pod 的 yaml 无须再变化，只需要在每套环境中维护一套 ConfigMap 和 Secret 即可。但是注意 configmap 和 secret 不能跨 namespace 使用，且更新后，pod 内的 env 不会自动更新，重建后方可更新。

2. Pod生命周期

🍑 如何编写资源 yaml

  1. 拿来主义，从机器中已有的资源中拿
$ kubectl -n kube-system get po,deployment,ds

  1. 学会在 官网 查找

  2. 从 kubernetes-api 文档 中查找，

  3. kubectl explain 查看具体字段含义

🍑 pod状态与生命周期

Pod的状态如下表所示：

状态值描述
PendingAPI Server已经创建该Pod，等待调度器调度
ContainerCreating拉取镜像启动容器中
RunningPod内容器均已创建，且至少有一个容器处于运行状态、正在启动状态或正在重启状态
Succeeded|CompletedPod内所有容器均已成功执行退出，且不再重启
Failed|ErrorPod内所有容器均已退出，但至少有一个容器退出为失败状态
CrashLoopBackOffPod内有容器启动失败，比如配置文件丢失导致主进程启动失败
Unknown由于某种原因无法获取该Pod的状态，可能由于网络通信不畅导致

生命周期示意图：

在这里插入图片描述

启动和关闭示意：

在这里插入图片描述

初始化容器：

  • 验证业务应用依赖的组件是否均已启动
  • 修改目录的权限
  • 调整系统参数
...
      initContainers:
      - command:
        - /sbin/sysctl
        - -w
        - vm.max_map_count=262144
        image: alpine:3.6
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        name: elasticsearch-logging-init
        resources: {}
        securityContext:
          privileged: true
      - name: fix-permissions
        image: alpine:3.6
        command: ["sh", "-c", "chown -R 1000:1000 /usr/share/elasticsearch/data"]
        securityContext:
          privileged: true
        volumeMounts:
        - name: elasticsearch-logging
          mountPath: /usr/share/elasticsearch/data
...

验证 Pod 生命周期：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-lifecycle
  namespace: luffy
  labels:
    component: pod-lifecycless
spec:
  initContainers:
  - name: init
    image: busybox
    command: ['sh', '-c', 'echo $(date +%s): INIT >> /loap/timing']
    volumeMounts:
    - mountPath: /loap
      name: timing
  containers:
  - name: main
    image: busybox
    command: ['sh', '-c', 'echo $(date +%s): START >> /loap/timing;
sleep 10; echo $(date +%s): END >> /loap/timing;']
    volumeMounts:
    - mountPath: /loap 
      name: timing
    livenessProbe:
      exec:
        command: ['sh', '-c', 'echo $(date +%s): LIVENESS >> /loap/timing']
    readinessProbe:
      exec:
        command: ['sh', '-c', 'echo $(date +%s): READINESS >> /loap/timing']
    lifecycle:
      postStart:
        exec:
          command: ['sh', '-c', 'echo $(date +%s): POST-START >> /loap/timing']
      preStop:
        exec:
          command: ['sh', '-c', 'echo $(date +%s): PRE-STOP >> /loap/timing']
  volumes:
  - name: timing
    hostPath:
      path: /tmp/loap

创建 pod 测试：

$ kubectl create -f pod-lifecycle.yaml

## 查看demo状态
$ kubectl -n luffy get po -o wide -w

## 查看调度节点的/tmp/loap/timing
$ cat /tmp/loap/timing
1585424708: INIT
1585424746: START
1585424746: POST-START
1585424754: READINESS
1585424756: LIVENESS
1585424756: END

须主动杀掉 Pod 才会触发 pre-stop hook，如果是 Pod 自己 Down 掉，则不会执行 pre-stop hook ,且杀掉 Pod 进程前，进程必须是正常运行状态，否则不会执行 pre-sto p钩子

3. Pod操作总结

小结：

  1. 实现k8s平台与特定的容器运行时解耦，提供更加灵活的业务部署方式，引入了 Pod 概念
  2. k8s使用 yaml 格式定义资源文件，yaml 中 Map 与 List 的语法，与 json 做类比
  3. 通过 kubectl apply| get | exec | logs | delete 等操作 k8s 资源，必须指定 namespace
  4. 每启动一个 Pod，为了实现网络空间共享，会先创建 Infra 容器，并把其他容器网络加入该容器
  5. 通过 livenessProbe 和 readinessProbe 实现 Pod 的存活性和就绪健康检查
  6. 通过 requests 和 limit 分别限定容器初始资源申请与最高上限资源申请
  7. Pod 通过 initContainer 和 lifecycle 分别来执行初始化、pod 启动和删除时候的操作，使得功能更加全面和灵活
  8. 编写 yaml 讲究方法，学习 k8s，养成从官方网站查询知识的习惯

做了哪些工作：

  1. 定义 Pod.yaml，将 myblog 和 mysql 打包在同一个 Pod 中，使用 myblog 使用 localhost 访问 mysql
  2. mysql 数据持久化，为 myblog 业务应用添加了健康检查和资源限制
  3. 将 myblog 与 mysql 拆分，使用独立的 Pod 管理
  4. yaml 文件中的环境变量存在账号密码明文等敏感信息，使用 configMap 和 Secret 来统一配置，优化部署

只使用 Pod，面临的问题:

  1. 业务应用启动多个副本
  2. Pod 重建后 IP 会变化，外部如何访问 Pod 服务
  3. 运行业务 Pod 的某个节点挂了，可以自动帮我把 Pod 转移到集群中的可用节点启动起来
  4. 我的业务应用功能是收集节点监控数据，需要把 Pod 运行在 k8s 集群的各个节点上

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