k8s核心资源Pod介绍
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2 k8s核心资源Pod介绍
2.1 Pod是什么
K8s官方文档：https://kubernetes.io/
K8s中文官方文档：https://kubernetes.io/zh/
K8s Github地址：https://github.com/kubernetes/kubernetes
Pod资源对应的官方文档：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/workloads/pods/
Pod是Kubernetes中的最小调度单元，k8s是通过定义一个Pod的资源，然后在Pod里面运行容器，容器需要指定一个镜像，这样就可以用来运行具体的服务。一个Pod封装一个容器（也可以封装多个容器），Pod里的容器共享存储、网络等。也就是说，应该把整个pod看作虚拟机，然后每个容器相当于运行在虚拟机的进程。
Pod是需要调度到k8s集群的工作节点来运行的，具体调度到哪个节点，是根据scheduler调度器实现的。
2.1.1 Pod如何管理多个容器？
Pod中可以同时运行多个容器。同一个Pod中的容器会自动的分配到同一个node上。同一个Pod中的容器共享资源、网络环境，它们总是被同时调度，在一个Pod中同时运行多个容器是一种比较高级的用法，只有当你的容器需要紧密配合协作的时候才考虑用这种模式。例如：你有一个容器作为web服务器运行，需要用到共享的volume，有另一个“sidecar”容器来从远端获取资源更新这些文件。
一些Pod有init容器和应用容器。 在应用程序容器启动之前，运行初始化容器。
2.1.2 Pod网络
Pod是有IP地址的，假如pod不是共享物理机ip，由网络插件（calico、flannel、weave）划分的ip，每个pod都被分配唯一的IP地址
Docker容器互联的方式：
创建新容器的时候，通过--net container参数，指定其和已经存在的某个容器共享一个Network Namespace。如下图所示，右方黄色新创建的container，其网卡共享左边容器。因此就不会拥有自己独立的IP，而是共享左边容器的IP 172.17.0.2，端口范围等网络资源。
和已经存在的none容器共享网络：
# docker run --name container2 --net=container:none -it --privileged=true centos
Kubernetes中容器共享的方式：
在k8s中，启动Pod时，会先启动⼀个pause的容器，然后将后续的所有容器都 link 到这个pause 的容器，以实现⽹络共享。
2.1.3 Pod存储
创建Pod的时候可以指定挂载的存储卷。POD中的所有容器都可以访问共享卷，允许这些容器共享数据。Pod只要挂载持久化数据卷，Pod重启之后数据还是会存在的。
2.2 之前学习过容器，为什么还需要Pod
1、Pod是由一组紧耦合的容器组成的容器组，当然目前最流行的就是Docker、containerd、podman容器，Pod就可以作为1或者多个容器的载体。
2、Pod中的所用容器会被一致调度、同节点部署，并且在一个“共享环境”中运行。Pod想成一个车：车里面好多座位，每个座位都坐不同的人，每个座位想成是一个容器，这里的“共享环境”包括以下几点：
1）所有容器共享一个IP地址和端口空间，意味着容器之间可以通过localhost高效访问，不能有端口冲突。
2）允许容器之间共享存储卷，通过文件系统交互信息。
3、有些容器需要紧密联系，需要一起工作。Pod提供了比容器更高层次的抽象， Pod中的所有容器使用同一个网络的namespace，即相同的IP地址和Port空间。它们可以直接用localhost通信。同样的，这些容器可以共享存储，当K8s挂载Volume到Pod上，本质上是将volume挂载到Pod中的每一个容器里。
2.2.1 代码自动发版更新
假如生产环境部署了一个go的应用，而且部署了几百个节点，希望这个应用可以定时的同步最新的代码，以便自动升级线上环境。这时，我们不希望改动原来的go应用，可以开发一个Git代码仓库的自动同步服务，然后通过Pod的方式进行编排，并共享代码目录，就可以达到更新java应用代码的效果。
2.2.2 收集业务日志
某服务模块已经实现了一些核心的业务逻辑，并且稳定运行了一段时间，日志记录在了某个目录下，按照不同级别分别为 error.log、access.log、warning.log、info.log，现在希望收集这些日志并发送到统一的日志处理服务器上。
这时我们可以修改原来的服务模块，在其中添加日志收集、发送的服务，但这样可能会影响原来服务的配置、部署方式，从而带来不必要的问题和成本，也会增加业务逻辑和基础服务的藕合度。
如果使用Pod的方式，通过简单的编排，既可以保持原有服务逻辑、部署方式不变，又可以增加新的日志收集服务。
而且如果我们对所有服务的日志生成有一个统一的标准，或者仅对日志收集服务稍加修改，就可以将日志收集服务和其他服务进行Pod编排，提供统一、标准的日志收集方式。
这里的“核心业务服务”、“日志收集服务”分别是一个镜像，运行在隔离的容器环境中。
2.3 Pod工作方式
在K8s中，所有的资源都可以使用一个yaml文件来创建，创建Pod也可以使用yaml配置文件。或者使用kubectl run在命令行创建Pod（不常用）。
2.3.1 自主式Pod
所谓的自主式Pod，就是直接定义一个Pod资源，如下：
[root@master1 ~]# vim tomcat.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: demo-pod
namespace: default
labels:
app: myapp
env: dev
spec:
containers:
- name: tomcat-pod-java
ports:
- containerPort: 8080
image: tomcat:8.5-jre8-alpine
imagePullPolicy: IfNotPresent
[root@master1 ~]# kubectl apply -f tomcat.yaml //更新资源清单文件
[root@master1 ~]# kubectl get pods -o wide -l app=myapp //查看pod是否创建成功
demo-pod 1/1 Running 0 41s 10.244.104.7 node2
[root@master1 ~]# kubectl delete pods demo-pod //删除pod
[root@master1 ~]# kubectl delete -f tomcat.yaml //删除pod
通过上面可以看到，如果直接定义一个Pod资源，那Pod被删除，就彻底被删除了，不会再创建一个新的Pod，这在生产环境还是具有非常大风险的，所以今后我们接触的Pod，都是控制器管理的。
2.3.2 控制器管理的Pod
常见的管理Pod的控制器：Replicaset、Deployment、Job、CronJob、Daemonset、Statefulset。
控制器管理的Pod可以确保Pod始终维持在指定的副本数运行。
[root@master1 ~]# vim nginx-deploy.yaml //创建一个资源清单文件
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: nginx-test
labels:
app: nginx-deploy
spec:
selector:
matchLabels:
app: nginx
replicas: 2
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: my-nginx
image: nginx:latest
imagePullPolicy: IfNotPresent
ports:
- containerPort: 80
[root@master1 ~]# kubectl apply -f nginx-deploy.yaml //更新资源清单文件
[root@master1 ~]# kubectl get deploy -l app=nginx-deploy //查看Deployment
NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE
nginx-test 2/2 2 2 16s
[root@master1 ~]# kubectl get rs -l app=nginx //查看Replicaset
NAME DESIRED CURRENT READY AGE
nginx-test-75c685fdb7 2 2 2 71s
[root@master1 ~]# kubectl get pods -o wide -l app=nginx //查看pod
NAME READY STATUS IP
nginx-test-75c685fdb7-6d4lx 1/1 Running 10.244.102.69
nginx-test-75c685fdb7-9s95h 1/1 Running 10.244.102.68
删除nginx-test-75c685fdb7-9s95h这个pod后发现重新创建一个新的pod是nginx-test-75c685fdb7-pr8gh
[root@master1 ~]# kubectl delete pods nginx-test-75c685fdb7-9s95h
[root@master1 ~]# kubectl get pods -o wide -l app=nginx
NAME READY STATUS IP
nginx-test-75c685fdb7-6d4lx 1/1 Running 10.244.102.69
nginx-test-75c685fdb7-pr8gh 1/1 Running 10.244.102.70
通过上面可以发现通过deployment管理的pod，可以确保pod始终维持在指定副本数量。
2.3.3 如何基于Pod运行应用
创建pod流程：
kubectl apply -f nginx-deploy.yaml->找到config文件，基于config文件指定的用户访问指定的集群，这样就找到了apiserver。
1.通过kubectl命令向apiserver提交创建pod的请求，apiserver接收到pod创建请求后，会将pod的属性信息(metadata)写入etcd。
2.apiserver触发watch机制准备创建pod，信息转发给调度器scheduler，调度器使用调度算法选择node，调度器将node信息给apiserver，apiserver将绑定的node信息写入etcd。
3.apiserver又通过watch机制，调用kubelet，指定pod信息，调用容器运行时创建并启动pod内的容器。
4.创建完成之后反馈给kubelet, kubelet又将pod的状态信息给apiserver，apiserver又将pod的状态信息写入etcd。
2.3.4 通过资源清单文件创建第一个Pod
[root@master1 ~]# vim pod-first.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: tomcat-test
namespace: default
labels:
app: tomcat
spec:
containers:
- name: tomcat-java
ports:
- containerPort: 8080
image: tomcat:8.5-jre8-alpine
imagePullPolicy: IfNotPresent
[root@master1 ~]# kubectl apply -f pod-first.yaml //更新资源清单文件
[root@master1 ~]# kubectl get pods -l app=tomcat //查看pod是否创建成功
[root@master1 ~]# kubectl get pods -owide //查看pod的ip和pod调度到哪个节点上
[root@master1 ~]# kubectl logs tomcat-test //查看pod日志
[root@master1 ~]# kubectl exec -it -c tomcat-java tomcat-test -- /bin/bash //进入到刚才创建的pod
[root@master1 ~]# kubectl describe pods tomcat-test //查看pod详细信息
[root@master1 ~]# kubectl get pods --show-labels //查看pod具有哪些标签
[root@master1 ~]# kubectl delete pods tomcat-test //删除pod
[root@master1 ~]# kubectl delete -f pod-first.yaml //删除pod
2.3.5 通过kubectl run创建Pod
[root@master1 ~]# kubectl run tomcat --image=tomcat:8.5-jre8-alpine --image-pull-policy='IfNotPresent' --port=8080
[root@master1 ~]# kubectl --help #查看kubectl的帮助命令
2.4 Pod资源清单字段解读
通过kubectl explain 查看定义Pod资源包含哪些字段。
[root@master1 ~]# kubectl explain pod
FIELDS:
apiVersion <string> [APIVersion定义了对象,代表了一个版本。]
kind <string> [Kind是字符串类型的值，代表了要创建的资源。]
metadata <Object> [metadata是对象，定义元数据属性信息的。]
spec <Object> [spec制定了定义Pod的规格，里面包含容器的信息。]
status <Object> [status表示状态，这个不可以修改，定义pod的时候也不需要定义这个字段。]
[root@master1 ~]# kubectl explain pod.metadata
RESOURCE: metadata <Object> # metadata是对象<Object>，下面可以有多个字段
FIELDS:
annotations <map[string]string> #annotations是注解，map类型表示对应的值是key-value键值对，<string,string>表示 key和value都是String类型的
"metadata": {
"annotations": {
"key1" : "value1",
"key2" : "value2"
}
}
用Annotation来记录的信息包括：
build信息、release信息、Docker镜像信息等，例如时间戳、release id号、镜像hash值、docker registry地址等；
日志库、监控库、分析库等资源库的地址信息；
程序调试工具信息，例如工具名称、版本号等；
团队的联系信息，例如电话号码、负责人名称、网址等。
clusterName <string> #对象所属群集的名称。这是用来区分不同集群中具有相同名称和命名空间的资源。此字段现在未设置在任何位置，apiserver将忽略它，如果设置了就使用设置的值。
creationTimestamp <string>
deletionGracePeriodSeconds <integer>
deletionTimestamp <string>
finalizers <[]string>
generateName <string>
generation <integer>
labels <map[string]string> #labels是标签，labels是map类型，map类型表示对应的值是key-value键值对，<string,string>表示 key和value都是String类型的
managedFields <[]Object>
name <string> #创建的资源的名字
namespace <string> # namespaces划分了一个空间，在同一个namesace下的资源名字是唯一的，默认的名称空间是default。
ownerReferences <[]Object>
resourceVersion <string>
selfLink <string>
uid <string>
[root@master1 ~]# kubectl explain pod.spec
FIELDS:
activeDeadlineSeconds <integer> #表示Pod可以运行的最长时间，达到设置的值后，Pod会自动停止。
affinity <Object> #定义亲和性的
automountServiceAccountToken <boolean>
containers <[]Object> -required- #containers是对象列表，用来定义容器的，是必须字段。对象列表 表示下面有很多对象，对象列表下面的内容用 - 连接。
dnsConfig <Object>
dnsPolicy <string>
enableServiceLinks <boolean>
ephemeralContainers <[]Object>
hostAliases <[]Object>
hostIPC <boolean>
hostNetwork <boolean>
hostPID <boolean>
hostname <string>
imagePullSecrets <[]Object>
initContainers <[]Object>
nodeName <string>
nodeSelector <map[string]string>
overhead <map[string]string>
preemptionPolicy <string>
priority <integer>
priorityClassName <string>
readinessGates <[]Object>
restartPolicy <string>
runtimeClassName <string>
schedulerName <string>
securityContext <Object>
serviceAccount <string>
serviceAccountName <string>
setHostnameAsFQDN <boolean>
shareProcessNamespace <boolean>
subdomain <string>
terminationGracePeriodSeconds <integer>
tolerations <[]Object>
topologySpreadConstraints <[]Object>
volumes <[]Object>
[root@master1 ~]# kubectl explain pod.spec.containers
#container是定义在pod里面的，一个pod至少要有一个容器。
FIELDS:
args <[]string>
command <[]string>
env <[]Object>
envFrom <[]Object>
image <string> #image是用来指定容器需要的镜像的
imagePullPolicy <string> #镜像拉取策略，pod是要调度到node节点的，那pod启动需要镜像，可以根据这个字段设置镜像拉取策略，支持如下三种：
Always：不管本地是否存在镜像，都要重新拉取镜像
Never： 从不拉取镜像
IfNotPresent：如果本地存在，使用本地的镜像，本地不存在，从官方拉取镜像
lifecycle <Object>
livenessProbe <Object>
name <string> -required- #name是必须字段，用来指定容器名字的
ports <[]Object> #port是端口，属于对象列表
readinessProbe <Object>
resources <Object>
securityContext <Object>
startupProbe <Object>
stdin <boolean>
stdinOnce <boolean>
terminationMessagePath <string>
terminationMessagePolicy <string>
tty <boolean>
volumeDevices <[]Object>
volumeMounts <[]Object>
workingDir <string>
[root@master1 ~]# kubectl explain pod.spec.containers.ports
FIELDS:
containerPort <integer> -required- #containerPort是必须字段， pod中的容器需要暴露的端口。
hostIP <string> #将容器中的服务暴露到宿主机的端口上时，可以指定绑定的宿主机 IP。
hostPort <integer> #容器中的服务在宿主机上映射的端口
name <string> #端口的名字
protocol <string>
