【一起来学kubernetes】19、Pod使用详解

news2025/3/20 12:19:14

Kubernetes 中的 Pod 是最小的可调度和可管理单元，也是容器化应用的载体。Pod 封装了一个或多个紧密关联的容器，共享网络、存储和生命周期。

一、Pod 的核心概念

定义

Pod是Kubernetes中最小的部署单元，可以包含一个或多个容器。这些容器紧密相关，共享相同的网络和存储资源，以便协同工作。Pod的设计目标是将一组紧密相关的容器封装在一起，简化应用的部署和管理过程，同时提高容器之间的资源共享和通信效率。

设计目的
- 原子调度单位：Kubernetes 直接调度的最小单元（而非单个容器）。
- 共享环境：Pod 内的容器共享网络命名空间（同一 IP、端口范围）和存储卷（Volume）。
适用场景
- 单容器 Pod：大多数场景下运行一个容器（如 Web 服务）。
- 多容器 Pod：需要共享资源的容器组（如主容器 + Sidecar 辅助容器）。

二、Pod 的主要特性

1. 共享资源

• 网络
• 所有容器共享同一个 IP 地址和端口空间，通过 localhost 互相通信。
• 示例：主容器监听 127.0.0.1:8080，Sidecar 容器通过 localhost:8080 访问。

• 存储卷（Volume）
• 容器可通过挂载同一个 Volume 共享文件（如日志目录、配置文件）。
• 示例：多个容器共享 /var/log 目录写入日志。

2. 生命周期

• 短暂性：Pod 是临时资源，可能因节点故障、调度策略或用户操作被销毁重建。
• 状态管理：
• Pending：Pod 已被接受，但容器未完全启动。
• Running：至少一个容器在运行。
• Succeeded：所有容器正常退出（退出码 0）。
• Failed：至少一个容器异常退出（非 0 退出码）。
• Unknown：无法获取 Pod 状态（如通信故障）。

3. 重启策略

通过 spec.restartPolicy 控制容器异常退出时的行为：
• Always（默认）：总是重启容器（适用于长期运行的服务）。
• OnFailure：仅在容器异常退出时重启（适合批处理任务）。
• Never：不重启。

三、Pod 的架构

1. 组成结构

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: main-container
    image: nginx:1.25
    ports:
    - containerPort: 80
    volumeMounts:
    - name: shared-data
      mountPath: /var/html
  - name: sidecar
    image: busybox:1.36
    command: ["sh", "-c", "tail -f /dev/null"]
    volumeMounts:
    - name: shared-data
      mountPath: /var/logs
  initContainers:
  - name: init-db
    image: alpine:3.18
    command: ["sh", "-c", "echo 'Initializing...' > /var/html/init.txt"]
    volumeMounts:
    - name: shared-data
      mountPath: /var/html
  volumes:
  - name: shared-data
    emptyDir: {}

2. 关键组件

组件	说明
主容器（Containers）	运行应用的核心逻辑（如 Web 服务器、数据库）。
Init 容器	在应用容器启动前运行，用于初始化（如下载配置、等待依赖服务就绪）。
临时容器（Ephemeral Containers）	调试时临时注入到 Pod 的容器（不影响原有容器）。
存储卷（Volumes）	Pod 级别定义的存储，可被多个容器挂载（如 `emptyDir`, `configMap`）。

四、Pod 的生命周期管理

1. 创建与删除

• 通过 YAML 创建：

kubectl apply -f pod.yaml

• 直接运行临时 Pod（调试用）：

kubectl run debug-pod --image=busybox:1.36 --restart=Never -- /bin/sh -c "sleep 3600"

• 删除 Pod：

kubectl delete pod my-pod

2. 状态监控

• 查看 Pod 列表：

kubectl get pods

• 查看详细信息：

kubectl describe pod my-pod

• 查看日志：

kubectl logs my-pod -c main-container  # 指定容器名称

3. 调试与交互

• 进入容器 Shell：

kubectl exec -it my-pod -c main-container -- /bin/sh

• 复制文件：

kubectl cp my-pod:/var/logs/error.log ./error.log

五、使用场景示例

1. 单容器 Pod

运行一个简单的 Nginx 服务：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.25
    ports:
    - containerPort: 80

2. 多容器 Pod（Sidecar 模式）

主容器处理业务，Sidecar 容器收集日志：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: web-app
spec:
  containers:
  - name: web
    image: my-web-app:latest
    volumeMounts:
    - name: logs
      mountPath: /var/logs
  - name: log-collector
    image: fluentd:1.16
    volumeMounts:
    - name: logs
      mountPath: /var/logs
  volumes:
  - name: logs
    emptyDir: {}

3. Init 容器初始化配置

在应用启动前下载配置文件：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: init-demo
spec:
  initContainers:
  - name: download-config
    image: alpine:3.18
    command: ["sh", "-c", "wget -O /app/config.yaml http://config-server/config"]
    volumeMounts:
    - name: app-config
      mountPath: /app
  containers:
  - name: app
    image: my-app:latest
    volumeMounts:
    - name: app-config
      mountPath: /etc/app
  volumes:
  - name: app-config
    emptyDir: {}

六、注意事项与最佳实践

避免直接管理 Pod
• 使用控制器（如 Deployment、StatefulSet）管理 Pod 的副本和生命周期，确保高可用性。

资源限制
• 为容器设置 CPU/内存的 requests 和 limits，防止资源争抢：

resources:
  requests:
    memory: "64Mi"
    cpu: "250m"
  limits:
    memory: "128Mi"
    cpu: "500m"

健康检查
• 配置 livenessProbe 和 readinessProbe 确保容器健康：

livenessProbe:
  httpGet:
    path: /healthz
    port: 8080
  initialDelaySeconds: 15
  periodSeconds: 20

日志管理
• 将日志写入标准输出（stdout/stderr），方便 kubectl logs 查看。
• 使用 Sidecar 容器或 DaemonSet（如 Fluentd）收集日志。

七、常见问题排查

Pod 处于 Pending 状态
• 原因：资源不足（如 CPU/内存）、节点选择器（nodeSelector）不匹配。
• 检查命令：
```
kubectl describe pod my-pod | grep Events
```
Pod 不断重启（CrashLoopBackOff）
• 原因：容器启动后立即崩溃（如配置错误、依赖服务不可用）。
• 查看日志：
```
kubectl logs my-pod --previous  # 查看前一次运行的日志
```
容器无法互相通信
• 确认容器使用 localhost 和正确端口。
• 检查端口是否冲突或未暴露。

八、与其他资源的对比

特性	Pod	Deployment	Job
用途	运行单个或多个容器实例	管理 Pod 副本，实现滚动更新	运行一次性任务（如批处理）
生命周期	临时，可能被重建	长期稳定运行	任务完成后终止
高可用性	无自动恢复	自动替换故障 Pod	不适用