Pod生命周期
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7 Pod生命周期
7.1 生命周期的几个重要流程
创建主容器（containers）是必须的操作，初始化容器（initContainers），容器启动后钩子，启动探测、存活性探测，就绪性探测，容器停止前钩子。
pod在整个生命周期的过程中总会处于以下几个状态：
Pending：创建了pod资源并存入etcd中，但尚未完成调度。
ContainerCreating：Pod的调度完成，被分配到指定Node上。处于容器创建的过程中，通常是在拉取镜像的过程中。
Running：Pod 包含的所有容器都已经成功创建，并且成功运行起来。
Succeeded：Pod中的所有容器都已经成功终止并且不会被重启
Failed：所有容器都已经终止，但至少有一个容器终止失败，就是说容器返回了非0值的退出状态或已经被系统终止。
Unknown：因为某些原因无法取得 Pod 的状态。这种情况通常是因为与Pod所在主机通信失败。
7.2 pod生命周期的重要行为
1.在启动任何容器之前，先创建pause基础容器，它初始化Pod的环境并为后续加⼊的容器提供共享的名称空间。
2.初始化容器（initcontainer）：一个pod可以拥有任意数量的init容器。init容器是按照顺序以此执行的，并且仅当最后一个init容器执行完毕才会去启动主容器。
3.生命周期钩子：pod允许定义两种类型的生命周期钩子，启动后(post-start)钩子和停止前(pre-stop)钩子，这些生命周期钩子是基于每个容器来指定的，和init容器不同的是，init容器是应用到整个pod。而这些钩子是针对容器的，是在容器启动后和停止前执行的。
4.容器探测：对Pod健康状态诊断。分为三种： Startupprobe、Livenessprobe(存活性探测)， Readinessprobe(就绪性检测)
Startup（启动探测）:探测容器是否正常运行。
Liveness(存活性探测)：判断容器是否处于runnning状态，根据重启策略决定是否重启容器。
Readiness(就绪性检测)：判断容器是否准备就绪并对外提供服务，将容器设置为不可用，不接受service转发的请求。
三种探针用于Pod检测：
ExecAction：在容器中执行一个命令，并根据返回的状态码进行诊断，只有返回0为成功。
TCPSocketAction：通过与容器的某TCP端口尝试建立连接。
HTTPGetAction：通过向容器IP地址的某指定端口的path发起HTTP GET请求。
5.容器的重启策略：定义是否重启Pod对象
Always：但凡Pod对象终止就重启，默认设置。
OnFailure：仅在Pod出现错误时才重启。
Never：从不。
6.pod的终止过程，终止过程主要分为如下几个步骤：
1) 用户发出删除 pod 命令：kubectl delete pods，kubectl delete -f yaml。
2) Pod对象随着时间的推移更新，在宽限期（默认情况下30秒），pod 被视为“dead”状态。
3) 将pod 标记为“Terminating”状态。
4) 第3步同时运行，监控到pod对象为“Terminating”状态的同时启动pod关闭过程。
5) 第3步同时进行，endpoints控制器监控到pod对象关闭，将pod与service匹配的 endpoints列表中删除。
6) 如果pod中定义了preStop钩子处理程序，则pod被标记为“Terminating”状态时以同步的方式启动执行；若宽限期结束后，preStop仍未执行结束，第二步会重新执行并额外获得一个2秒的小宽限期。
7) Pod内对象的容器收到TERM信号。
8) 宽限期结束之后，若存在任何一个运行的进程，pod会收到SIGKILL信号。
9) Kubelet请求API Server将此Pod资源宽限期设置为0从而完成删除操作。
7.3 Init容器
spec字段下有个initContainers字段(初始化容器)，Init容器就是做初始化工作的容器。可以有一个或多个，如果多个按照定义的顺序依次执行，先执行初始化容器1，再执行初始化容器2等，等初始化容器执行完具体操作之后初始化容器就退出了，只有所有的初始化容器执行完后，主容器才启动。
由于一个Pod里容器存储卷是共享的，所以Init Container里产生的数据可以被主容器使用到，Init Container可以在多种K8S资源里被使用到，如Deployment、DaemonSet, StatefulSet、Job等，但都是在Pod启动时，在主容器启动前执行，做初始化工作。
初始化容器与主容器区别是:
1、初始化容器不支持 Readinessprobe,因为它们必须在Pod就绪之前运行完成。
2、每个Init容器必须运行成功,下一个才能够运行。
初始化容器的官方地址：
https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/pods/init-containers/#init-containers-in-use
7.3.1 初始化容器使用案例
[root@master1 ~]# vim init.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: myapp-pod
labels:
app: myapp
spec:
initContainers:
- name: init-myservice
image: busybox:1.28
imagePullPolicy: IfNotPresent
command: ['sh', '-c', "until nslookup myservice.$(cat /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/namespace).svc.cluster.local; do echo waiting for myservice; sleep 2; done"]
- name: init-mydb
image: busybox:1.28
imagePullPolicy: IfNotPresent
command: ['sh', '-c', "until nslookup mydb.$(cat /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/namespace).svc.cluster.local; do echo waiting for mydb; sleep 2; done"]
containers:
- name: myapp-container
image: busybox:1.28
command: ['sh', '-c', 'echo The app is running! && sleep 3600']
[root@master1 ~]# kubectl apply -f init.yaml
[root@master1 ~]# kubectl get pods
myapp-pod 0/1 Init:0/2 0 2m29s
因为初始化容器中定义的域名解析是无法完成的。
修改下如下内容后重试：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: myapp-pod
labels:
app: myapp
spec:
initContainers:
- name: init-myservice
image: busybox:1.28
imagePullPolicy: IfNotPresent
command: ['sh', '-c', "sleep 2"]
- name: init-mydb
image: busybox:1.28
imagePullPolicy: IfNotPresent
command: ['sh', '-c', "sleep 2"]
containers:
- name: myapp-container
image: busybox:1.28
imagePullPolicy: IfNotPresent
command: ['sh', '-c', 'echo containers start running! && sleep 3600']
7.3.2 初始化容器生产应用
主容器运行nginx服务，初始化容器用来给主容器生成index.html文件
[root@master1 ~]# vim init-1.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: initnginx
spec:
initContainers:
- name: install
image: busybox:1.28
imagePullPolicy: IfNotPresent
command:
- wget
- "-O"
- "/work-dir/index.html"
- "https://www.baidu.com"
volumeMounts:
- name: workdir
mountPath: /work-dir
containers:
- name: nginx
image: nginx
imagePullPolicy: IfNotPresent
ports:
- containerPort: 80
volumeMounts:
- name: workdir
mountPath: /usr/share/nginx/html
dnsPolicy: Default
volumes:
- name: workdir
emptyDir: {}
[root@master1 ~]# kubectl apply -f init-1.yaml
[root@master1 ~]# kubectl get pods -owide
initnginx 1/1 Running 0 10s 10.244.102.102 node2
[root@master1 ~]# curl 10.244.102.102
[root@master1 ~]# kubectl exec -it initnginx -- ls /usr/share/nginx/html/
index.html
7.4 主容器
初始化容器启动之后，开始启动主容器，在主容器启动之后有一个post start hook（容器启动后钩子）和pre stop hook（容器结束前钩子），无论启动后还是结束前所做的事我们可以把它放两个钩子，这个钩子就表示用户可以用它来钩住一些命令，非必须选项。
postStart：该钩子在容器被创建后立刻执行，如果该钩子对应的探测执行失败，则该容器会被杀死，并根据该容器的重启策略决定是否要重启该容器，这个钩子不需要传递任何参数。
preStop：该钩子在容器被删除前执行，主要用于释放资源和优雅关闭程序
7.4.1 容器钩子：postStart和preStop
postStart：容器创建之后立刻执行，用于资源部署、环境准备等。
preStop：在容器被终止前执行，用于优雅关闭应用程序、通知其他系统等。
演示postStart和preStop用法：
......
containers:
- image: sample:v2
name: war
lifecycle：
postStart:
exec:
command:
- “cp”
- “/sample.war”
- “/app”
preStop:
httpGet:
host: monitor.com
path: /waring
port: 8080
scheme: HTTP
......
以上示例中，定义了一个Pod，包含一个JAVA的web应用容器，其中设置了PostStart和PreStop回调函数。即在容器创建成功后，复制/sample.war到/app文件夹中。而在容器终止之前，发送HTTP请求到http://monitor.com:8080/waring，即向监控系统发送警告。
优雅的删除资源对象:
当用户请求删除含有pod的资源对象时（如RC、deployment等），K8S为了让应用程序优雅关闭（即让应用程序完成正在处理的请求后，再关闭软件），K8S提供两种信息通知：
1）默认：K8S通知node执行docker stop命令，docker会先向容器中PID为1的进程发送系统信号SIGTERM，然后等待容器中的应用程序终止执行，如果等待时间达到设定的超时时间，或者默认超时时间（30s），会继续发送SIGKILL的系统信号强行kill掉进程。
2）使用pod生命周期（利用PreStop回调函数），它执行在发送终止信号之前。
默认情况下，所有的删除操作的优雅退出时间都在30秒以内。kubectl delete命令支持--grace-period=的选项，以运行用户来修改默认值。0表示删除立即执行，并且立即从API中删除pod。在节点上，被设置了立即结束的的pod，仍然会给一个很短的优雅退出时间段，才会开始被强制杀死。如下：
spec:
containers:
- name: nginx-demo
image: centos:nginx
lifecycle:
preStop:
exec:
# nginx -s quit gracefully terminate while SIGTERM triggers a quick exit
command: ["/usr/local/nginx/sbin/nginx","-s","quit"]
ports:
- name: http
containerPort: 80
7.4.2 案例演示
[root@master1 ~]# vim pre-start.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: life-demo
spec:
containers:
- name: lifecycle-demo-container
image: nginx
imagePullPolicy: IfNotPresent
lifecycle:
postStart:
exec:
command: ["/bin/sh", "-c","echo 'lifecycle hookshandler' > /usr/share/nginx/html/test.html"]
preStop:
exec:
command:
- "/bin/sh"
- "-c"
- "nginx -s stop"
总结：pod在整个生命周期中有非常多的用户行为
1.初始化容器完成初始化
2.主容器启动后可以做启动后钩子
3.主容器结束前可以做结束前钩子
4.在主容器运行中可以做一些健康检测，如startupprobe、livenessprobe，readnessprobe
