Pod API 原理解析

- 理解系统进程组
- 成组调度失败案例
- Pod实现原理

什么是Pod

Pod是 K8S 中最小的 API 对象。
换一个更专业的说法：Pod是 K8S 的原子调度单位。
是 K8S 能够描述和编排各种复杂应用的基石

为什么需要 Pod

# pstree -g
systemd(1)-+-accounts-daemon(1984)-+-{gdbus}(1984)
      | `-{gmain}(1984)
      |-acpid(2044)
     ...    
      |-rsyslogd(1632)-+-{in:imklog}(1632)
      |  |-{in:imuxsock) S 1(1632)
      | `-{rs:main Q:Reg}(1632)

Pod 的实现原理

1、Pod 只是一个逻辑概念
关于 Pod 最重要的一个事实是：它只是一个逻辑概念
K8S 真正处理的，还是宿主机上 Linux 容器的 Namespace 和 Cgroups，
并不存在一个所谓的 Pod 的边界或者隔离环境。
2、Pod 是如何被"创建"出来的
 Pod 其实是一组共享了某些资源的容器。
 Pod 里的所有容器，共享的是同一个 Network Namespace，并且可以声明共享同一个 Volume。

pod属性分类

kind

指定了这个 API 对象的类型（Type），
是一个 Pod，根据实际情况，此处资源类型可以是Deployment、Job、Ingress、Service等。

metadata

包含Pod的一些meta信息，比如名称、namespace、标签等信息。

spec

specification of the resource content 
指定该资源的内容,包括一些container，storage，
volume以及其他Kubernetes需要的参数，
以及诸如是否在容器失败时重新启动容器的属性。
可在特定Kubernetes API找到完整的Kubernetes Pod的属性。
容器可选的设置属性：
除了上述的基本属性外，还能够指定复杂的属性，
包括容器启动运行的命令、使用的参数、工作目录以及每次实例化是否拉取新的副本。
 还可以指定更深入的信息，例如容器的退出日志的位置。
容器可选的设置属性包括：
name、image、command、args、workingDir、ports、env、resource、
volumeMounts、livenessProbe、readinessProbe、livecycle、terminationMessagePath、
imagePullPolicy、securityContext、stdin、stdinOnce、tty
跟"机器"相关的配置

运行节点选择

不指定由调度器分配node
指定可以用nodeSelector 或者nodeName指定
单个节点的时候 一般用nodeName
多节点的话 用nodeSelector ----node有统一的标签

nodeSelector举例

查version

[root@master ~]# kubectl  explain DaemonSet
###################################################################################
[root@master ~]# kubectl  explain DaemonSet
KIND:     DaemonSet
VERSION:  apps/v1
DESCRIPTION:
     DaemonSet represents the configuration of a daemon set.
FIELDS:
   apiVersion    <string>
     APIVersion defines the versioned schema of this representation of an
     object. Servers should convert recognized schemas to the latest internal
     value, and may reject unrecognized values. More info:
     https://git.k8s.io/community/contributors/devel/sig-architecture/api-conventions.md#resources
   kind    <string>
     Kind is a string value representing the REST resource this object
     represents. Servers may infer this from the endpoint the client submits
     requests to. Cannot be updated. In CamelCase. More info:
     https://git.k8s.io/community/contributors/devel/sig-architecture/api-conventions.md#types-kinds
   metadata    <Object>
     Standard object's metadata. More info:
     https://git.k8s.io/community/contributors/devel/sig-architecture/api-conventions.md#metadata
   spec    <Object>
     The desired behavior of this daemon set. More info:
     https://git.k8s.io/community/contributors/devel/sig-architecture/api-conventions.md#spec-and-status
   status    <Object>
     The current status of this daemon set. This data may be out of date by some
     window of time. Populated by the system. Read-only. More info:
     https://git.k8s.io/community/contributors/devel/sig-architecture/api-conventions.md#spec-and-status

查node标签

[root@master ~]# kubectl  describe node node2
###################################################################################
[root@master ~]# kubectl  describe node node2
Name:               node2
Roles:              <none>
Labels:             beta.kubernetes.io/arch=amd64
                    beta.kubernetes.io/os=linux
                    kubernetes.io/arch=amd64
                    kubernetes.io/hostname=node2
                    kubernetes.io/os=linux
Annotations:        flannel.alpha.coreos.com/backend-data: {"VNI":1,"VtepMAC":"ca:49:fc:a1:73:a9"}
                    flannel.alpha.coreos.com/backend-type: vxlan
                    flannel.alpha.coreos.com/kube-subnet-manager: true
                    flannel.alpha.coreos.com/public-ip: 192.168.81.32
                    kubeadm.alpha.kubernetes.io/cri-socket: /var/run/dockershim.sock
                    node.alpha.kubernetes.io/ttl: 0
                    volumes.kubernetes.io/controller-managed-attach-detach: true
CreationTimestamp:  Tue, 06 Sep 2022 23:15:33 +0800
Taints:             <none>
Unschedulable:      false
Conditions:
  Type                 Status  LastHeartbeatTime                 LastTransitionTime                Reason                       Message
  ----                 ------  -----------------                 ------------------                ------                       -------
  NetworkUnavailable   False   Thu, 22 Sep 2022 17:49:15 +0800   Thu, 22 Sep 2022 17:49:15 +0800   FlannelIsUp                  Flannel is running on this node
  MemoryPressure       False   Thu, 22 Sep 2022 18:29:09 +0800   Tue, 06 Sep 2022 23:15:33 +0800   KubeletHasSufficientMemory   kubelet has sufficient memory available
  DiskPressure         False   Thu, 22 Sep 2022 18:29:09 +0800   Tue, 06 Sep 2022 23:15:33 +0800   KubeletHasNoDiskPressure     kubelet has no disk pressure
  PIDPressure          False   Thu, 22 Sep 2022 18:29:09 +0800   Tue, 06 Sep 2022 23:15:33 +0800   KubeletHasSufficientPID      kubelet has sufficient PID available
  Ready                True    Thu, 22 Sep 2022 18:29:09 +0800   Tue, 06 Sep 2022 23:16:24 +0800   KubeletReady                 kubelet is posting ready status
Addresses:

之前

[root@master kubernetes]# cat nginx.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
 name: nginx01
spec:
 containers:
 - name: nginx01
   image: daocloud.io/library/nginx:1.7.9
[root@master kubernetes]# kubectl  apply -f nginx.yaml 
[root@master kubernetes]# kubectl  get pod
[root@master kubernetes]# kubectl  get pod -o wide

之后

[root@master kubernetes]# kubectl delete -f nginx.yaml 
pod "nginx01" deleted
[root@master kubernetes]# cat nginx.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
 name: nginx01
spec:
 nodeSelector:
  kubernetes.io/hostname: node2
 containers:
 - name: nginx01
   image: daocloud.io/library/nginx:1.7.9
[root@master kubernetes]# kubectl  apply -f nginx.yaml 
pod/nginx01 created
[root@master kubernetes]# kubectl  get pod -o wide
NAME      READY   STATUS              RESTARTS   AGE   IP       NODE    NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx01   0/1     ContainerCreating   0          25s   <none>   node2   <none>           <none>

NodeName举例

[root@master kubernetes]# vim nginx.yaml 
[root@master kubernetes]# kubectl apply -f nginx.yaml 
pod/nginx01 created
[root@master kubernetes]# kubectl get pod -o wide
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE    NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx01   1/1     Running   0          9s    10.244.1.7   node1   <none>           <none>
[root@master kubernetes]# cat nginx.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
 name: nginx01
spec:
 nodeName: node1
 containers:
 - name: nginx01
   image: daocloud.io/library/nginx:1.7.9

HostAliases

类似域名解析
定义 Pod 的 hosts 文件（比如 /etc/hosts）里的内容，用法：
  apiVersion: v1
  kind: Pod
  ...
  spec:
   hostAliases:
   - ip: "10.1.2.3"
     hostnames:
     - "foo.remote"
     - "bar.remote"
  ...
举例
[root@master kubernetes]# kubectl  apply -f nginx.yaml 
pod/nginx01 created
[root@master kubernetes]# cat nginx.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
 name: nginx01
spec:
 hostAliases:
 - ip: "192.168.31.31"
   hostnames: 
   - "www.xlx.com"
   - "www.test.com"
 containers:
 - name: nginx01
   image: daocloud.io/library/nginx:1.7.9
[root@master kubernetes]# kubectl  get pods -o wide
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE    NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx01   1/1     Running   0          31s   10.244.1.8   node1   <none>           <none>
[root@master kubernetes]# kubectl  exec -it nginx01 /bin/bash
root@nginx01:/# cat /etc/hosts
# Kubernetes-managed hosts file.
127.0.0.1    localhost
::1    localhost ip6-localhost ip6-loopback
fe00::0    ip6-localnet
fe00::0    ip6-mcastprefix
fe00::1    ip6-allnodes
fe00::2    ip6-allrouters
10.244.1.8    nginx01
# Entries added by HostAliases.
192.168.31.31    www.xlx.com    www.test.com

shareProcessNamespace

共享名称空间---【进程的名称空间】
表示这个 Pod 里的容器要共享 PID Namespace
[root@master kubernetes]# vim nginx.yaml 
[root@master kubernetes]# kubectl apply -f nginx.yaml 
pod/nginx01 created
[root@master kubernetes]# kubectl get pod
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx01   2/2     Running   0          9s
[root@master kubernetes]# cat nginx.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
 name: nginx01
spec:
 containers:
 - name: nginx01
   image: daocloud.io/library/nginx:1.7.9
 - name: busybox
   image: daocloud.io/library/busybox
   stdin: true
   tty: true
[root@master kubernetes]# kubectl get pod
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx01   2/2     Running   0          9s
2/2
后面2表示有一个pod有2个容器 前面2表示 2个都是运行的
[root@master kubernetes]# kubectl  exec -it nginx01 /bin/bash
Defaulting container name to nginx01.
Use 'kubectl describe pod/nginx01 -n default' to see all of the containers in this pod.
默认进来是第一个容器
指定进入哪个容器 -c
[root@master kubernetes]# kubectl  exec -it nginx01 -c busybox  /bin/sh
/ # 
[root@master kubernetes]# kubectl  exec -it nginx01 -c busybox  /bin/sh
/ # ps
PID   USER     TIME  COMMAND
    1 root      0:00 sh
   18 root      0:00 /bin/sh
   24 root      0:00 ps
[root@master kubernetes]# cat nginx.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
 name: nginx01
spec:
 shareProcessNamespace: true
 containers:
 - name: nginx01
   image: daocloud.io/library/nginx:1.7.9
 - name: busybox
   image: daocloud.io/library/busybox
   stdin: true
   tty: true
[root@master kubernetes]# kubectl  apply -f nginx.yaml 
pod/nginx01 created
[root@master kubernetes]# kubectl  get pod
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx01   2/2     Running   0          40s
[root@master kubernetes]# kubectl  exec -it nginx01 -c busybox  /bin/sh
/ # ps
PID   USER     TIME  COMMAND
    1 root      0:00 /pause
    7 root      0:00 nginx: master process nginx -g daemon off;
   13 101       0:00 nginx: worker process
   14 root      0:00 sh
   20 root      0:00 /bin/sh
   26 root      0:00 ps
stdin ：-i
tty： -t

常用容器属性

Pod 里最重要的字段"Containers"：
"Containers"和"Init Containers"这两个字段都属于 Pod 对容器的定义，
内容也完全相同，只是 Init Containers 的生命周期，会先于所有的 Containers，
并且严格按照定义的顺序执行。
K8S 对 Container 的定义，和 Docker 相比并没有什么太大区别。
Docker中Image（镜像）、Command（启动命令）、workingDir（容器的工作目录）、
Ports（容器要开发的端口），以及 volumeMounts（容器要挂载的 Volume）
都是构成 K8S 中 Container 的主要字段。

其他的容器属性

imagePullPolicy 字段

定义镜像的拉取策略。
之所以是一个 Container 级别的属性，是因为容器镜像本来就是 Container 定义中的一部分。
默认值： Always
表示每次创建 Pod 都重新拉取一次镜像。
当容器的镜像是类似于 nginx 或者 nginx:latest 这样的名字时，
ImagePullPolicy 也会被认为 Always。
值：Never 或者 IfNotPresent
表示 Pod 永远不会主动拉取这个镜像，或者只在宿主机上不存在这个镜像时才拉取。
eg：
    spec:
      containers:
        - name: kubernetes-dashboard
          image: kubernetesui/dashboard:v2.0.0-rc5
          imagePullPolicy: IfNotPresent

pod状态【生命周期】

Pending：
此状态表示Pod 的 YAML 文件已经提交给了 Kubernetes，API 对象已经被创建并保存在 Etcd 当中。
但这个 Pod 里有些容器因为某种原因而不能被顺利创建。比如，调度不成功。
Running：
此状态表示Pod 已经调度成功，跟一个具体的节点绑定。它包含的容器都已经创建成功，
并且至少有一个正在运行中。
Succeeded：
此状态表示 Pod 里的所有容器都正常运行完毕，并且已经退出了。这种情况在运行一次性任务时最为常见。
Failed:
此状态表示 Pod 里至少有一个容器以不正常的状态（非 0 的返回码）退出。
这个状态的出现，意味着你得想办法 Debug 这个容器的应用，比如查看 Pod 的 Events 和日志。
Unknown：
这是一个异常状态，表示 Pod 的状态不能持续地被 kubelet 汇报给 kube-apiserver
这很有可能是主从节点（Master 和 Kubelet）间的通信出现了问题。
Pod 对象的 Status 字段，还可以再细分出一组 Conditions：
这些细分状态的值包括：PodScheduled、Ready、Initialized，以及 Unschedulable
它们主要用于描述造成当前 Status 的具体原因是什么。

服务部署文档

5-Pod API原理解析与属性详解

Pod API 原理解析

什么是Pod

为什么需要 Pod

Pod 的实现原理

pod属性分类

kind

metadata

spec

运行节点选择

nodeSelector举例

查version

查node标签

之前

之后

NodeName举例

HostAliases

shareProcessNamespace

常用容器属性

其他的容器属性

imagePullPolicy 字段

pod状态【生命周期】