k8s 深入篇———— pod 深入实战[七]

前言

深入一下pod 实战。

正文

在 Kubernetes 中，有几种特殊的 Volume，它们存在的意义不是为了存放容器里的数据，也不是用来进行容器和宿主机之间的数据交换。

这些特殊 Volume 的作用，是为容器提供预先定义好的数据。

所以，从容器的角度来看，这些 Volume 里的信息就是仿佛是被Kubernetes“投射”（Project）进入容器当中的。这正是 Projected Volume 的含义。

到目前为止，Kubernetes 支持的 Projected Volume 一共有四种：

1. Secret；
2. ConfigMap；
3. Downward API；
4. ServiceAccountToken。

在今天这篇文章中，我首先和你分享的是 Secret。它的作用，是帮你把 Pod 想要访问的加密数据，存放到 Etcd 中。

然后，你就可以通过在 Pod 的容器里挂载 Volume 的方式，访问到这些 Secret 里保存的信息了。

Secret 最典型的使用场景，莫过于存放数据库的 Credential 信息，比如下面这个例子:

例如:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-projected-volume
spec:
  containers:
  - name: test-secret-volume
    image: busybox
    args:
      - sleep
      - "86400"
    volumeMounts:
    - name: mysql-cred
      mountPath: "/projected-volume"
      readOnly: true
  volumes:
  - name: mysql-cred
    projected:
      sources:
      - secret:
          name: user
      - secret:
          name: pass

这个启动会报错，因为现在还没有创建secret/user资源和 secret/pass 资源。

那么创建一下:

kubectl create secret generic user --from-file=./username.txt
kubectl create secret generic pass --from-file=./password.txt

里面可以随便写一些东西。

那么我们看下挂载的是什么吧。

可以看到，将映射后的内容到了里面。

来看下docker的情况吧。

其实就是创建了一个volume，然后将两个文件放入进去了，然后容器再进行映射。

在这个 Pod 中，我定义了一个简单的容器。它声明挂载的 Volume，并不是常见的emptyDir 或者 hostPath 类型，

而是 projected 类型。而这个 Volume 的数据来源（sources），则是名为 user 和 pass 的 Secret 对象，分别对应的是数据库的用户名和密码。

还可以通过yaml的方式声明，一般都是这种方式哈:

可以看到，通过编写 YAML 文件创建出来的 Secret 对象只有一个。但它的 data 字段，却以 Key-Value 的格式保存了两份 Secret 数据。其中，“user”就是第一份数据的Key，“pass”是第二份数据的 Key。

需要注意的是，Secret 对象要求这些数据必须是经过 Base64 转码的，以免出现明文密码
的安全隐患。这个转码操作也很简单，比如：

这里需要注意的是，像这样创建的 Secret 对象，它里面的内容仅仅是经过了转码，而并没有被加密。

在真正的生产环境中，你需要在 Kubernetes 中开启 Secret 的加密插件，增强数据的安全性。

从返回结果中，我们可以看到，保存在 Etcd 里的用户名和密码信息，已经以文件的形式出
现在了容器的 Volume 目录里。而这个文件的名字，就是 kubectl create secret 指定的
Key，或者说是 Secret 对象的 data 字段指定的 Key。

更重要的是，像这样通过挂载方式进入到容器里的 Secret，一旦其对应的 Etcd 里的数据被
更新，这些 Volume 里的文件内容，同样也会被更新。其实，这是 kubelet 组件在定时维
护这些 Volume。

需要注意的是，这个更新可能会有一定的延时。所以在编写应用程序时，在发起数据库连接的代码处写好重试和超时的逻辑，绝对是个好习惯。

与 Secret 类似的是 ConfigMap，它与 Secret 的区别在于，ConfigMap 保存的是不需要加密的、应用所需的配置信息。

而 ConfigMap 的用法几乎与 Secret 完全相同：你可以使用 kubectl create configmap 从文件或者目录创建 ConfigMap，也可以直接编写ConfigMap 对象的 YAML 文件。

备注：kubectl get -o yaml 这样的参数，会将指定的 Pod API 对象以YAML 的方式展示出来。

接下来是 Downward API，它的作用是：让 Pod 里的容器能够直接获取到这个 Pod API对象本身的信息。

下面是downward api:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-downwardapi-volume
  labels:
    zone: us-est-coast
    cluster: test-cluster1
    rack: rack-22
spec:
  containers:
    - name: client-container
      image: busybox
      imagePullPolicy: IfNotPresent
      command: ["sh", "-c"]
      args:
      - while true; do
          if [[ -e /etc/podinfo/labels ]]; then
            echo -en '\n\n'; cat /etc/podinfo/labels; fi;
          sleep 500;
        done;
      volumeMounts:
        - name: podinfo
          mountPath: /etc/podinfo
          readOnly: false
  volumes:
    - name: podinfo
      projected:
        sources:
        - downwardAPI:
            items:
              - path: "labels"
                fieldRef:
                  fieldPath: metadata.labels

在这个 Pod 的 YAML 文件中，我定义了一个简单的容器，声明了一个 projected 类型的
Volume。只不过这次 Volume 的数据来源，变成了 Downward API。而这个 Downward
API Volume，则声明了要暴露 Pod 的 metadata.labels 信息给容器。
通过这样的声明方式，当前 Pod 的 Labels 字段的值，就会被 Kubernetes 自动挂载成为
容器里的 /etc/podinfo/labels 文件。
而这个容器的启动命令，则是不断打印出 /etc/podinfo/labels 里的内容。所以，当我创建
了这个 Pod 之后，就可以通过 kubectl logs 指令，查看到这些 Labels 字段被打印出来，
如下所示:

其实就是把label的信息挂载到了labels文件下面。

具体可查看官方文档。

其实，Secret、ConfigMap，以及 Downward API 这三种 Projected Volume 定义的信息，大多还可以通过环境变量的方式出现在容器里。

但是，通过环境变量获取这些信息的方式，不具备自动更新的能力。所以，一般情况下，我都建议你使用 Volume 文件的方式获取这些信息。

相信你一定有过这样的想法：我现在有了一个 Pod，我能不能在这个 Pod 里安装一个
Kubernetes 的 Client，这样就可以从容器里直接访问并且操作这个 Kubernetes 的 API 了
呢？
这当然是可以的。
不过，你首先要解决 API Server 的授权问题。
Service Account 对象的作用，就是 Kubernetes 系统内置的一种“服务账户”，它是
Kubernetes 进行权限分配的对象。比如，Service Account A，可以只被允许对
Kubernetes API 进行 GET 操作，而 Service Account B，则可以有 Kubernetes API 的所
有操作的权限。
像这样的 Service Account 的授权信息和文件，实际上保存在它所绑定的一个特殊的
Secret 对象里的。这个特殊的 Secret 对象，就叫作ServiceAccountToken。任何运行在
Kubernetes 集群上的应用，都必须使用这个 ServiceAccountToken 里保存的授权信息，
也就是 Token，才可以合法地访问 API Server。
所以说，Kubernetes 项目的 Projected Volume 其实只有三种，因为第四种
ServiceAccountToken，只是一种特殊的 Secret 而已。

另外，为了方便使用，Kubernetes 已经为你提供了一个的默认“服务账户”（default
Service Account）。并且，任何一个运行在 Kubernetes 里的 Pod，都可以直接使用这个
默认的 Service Account，而无需显示地声明挂载它。

这是如何做到的呢？
当然还是靠 Projected Volume 机制。
如果你查看一下任意一个运行在 Kubernetes 集群里的 Pod，就会发现，每一个 Pod，都
已经自动声明一个类型是 Secret、名为 default-token-xxxx 的 Volume，然后 自动挂载
在每个容器的一个固定目录上。比如：

默认挂载了这两个。

这个 Secret 类型的 Volume，正是默认 Service Account 对应的
ServiceAccountToken。所以说，Kubernetes 其实在每个 Pod 创建的时候，自动在它的
spec.volumes 部分添加上了默认 ServiceAccountToken 的定义，然后自动给每个容器加
上了对应的 volumeMounts 字段。这个过程对于用户来说是完全透明的。
这样，一旦 Pod 创建完成，容器里的应用就可以直接从这个默认 ServiceAccountToken
的挂载目录里访问到授权信息和文件。这个容器内的路径在 Kubernetes 里是固定的，
即：/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount ，而这个 Secret 类型的 Volume
里面的内容如下所示：

所以，你的应用程序只要直接加载这些授权文件，就可以访问并操作 Kubernetes API 了。
而且，如果你使用的是 Kubernetes 官方的 Client 包（k8s.io/client-go）的话，它还
可以自动加载这个目录下的文件，你不需要做任何配置或者编码操作。

这种把 Kubernetes 客户端以容器的方式运行在集群里，然后使用 default Service
Account 自动授权的方式，被称作“InClusterConfig”。

当然，考虑到自动挂载默认 ServiceAccountToken 的潜在风险，Kubernetes 允许你设置
默认不为 Pod 里的容器自动挂载这个 Volume。

除了这个默认的 Service Account 外，我们很多时候还需要创建一些我们自己定义的
Service Account，来对应不同的权限设置。这样，我们的 Pod 里的容器就可以通过挂载
这些 Service Account 对应的 ServiceAccountToken，来使用这些自定义的授权信息。

在 Kubernetes 中，你可以为 Pod 里的容器定义一个健康检查“探针”（Probe）。这样，kubelet 就会根据这个 Probe 的返回值决定这个容器的状态，而不是直接以容器进行是否运行（来自 Docker 返回的信息）作为依据。

这种机制，是生产环境中保证应用健康存活的重要手段。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  labels:
    test: liveness
  name: test-liveness-exec
spec:
  containers:
  - name: liveness
    image: daocloud.io/library/nginx
    args:
    - /bin/sh
    - -c  
    - touch /tmp/healthy; sleep 30; rm -rf /tmp/healthy; sleep 50
    livenessProbe:    #探针，健康检查
      exec:    #类型
        command:  #命令
        - cat 
        - /tmp/healthy
      initialDelaySeconds: 5   #健康检查，在容器启动 5 s 后开始执行
      periodSeconds: 5   #每 5 s 执行一次

然后这个监控检查不通过之后，那么就会出现一个东西，叫做pod的恢复机制，也叫restartPolicy。

。它是 Pod 的 Spec 部
分的一个标准字段（pod.spec.restartPolicy），默认值是 Always，即：任何时候这个容
器发生了异常，它一定会被重新创建。
但一定要强调的是，Pod 的恢复过程，永远都是发生在当前节点上，而不会跑到别的节点
上去。事实上，一旦一个 Pod 与一个节点（Node）绑定，除非这个绑定发生了变化
（pod.spec.node 字段被修改），否则它永远都不会离开这个节点。这也就意味着，如果
这个宿主机宕机了，这个 Pod 也不会主动迁移到其他节点上去。

而如果你想让 Pod 出现在其他的可用节点上，就必须使用 Deployment 这样的“控制器”来管理 Pod，哪怕你只需要一个 Pod 副本。

而作为用户，你还可以通过设置 restartPolicy，改变 Pod 的恢复策略。除了 Always，它
还有 OnFailure 和 Never 两种情况：
Always：在任何情况下，只要容器不在运行状态，就自动重启容器；
OnFailure: 只在容器 异常时才自动重启容器；
Never: 从来不重启容器。

1. 只要 Pod 的 restartPolicy 指定的策略允许重启异常的容器（比如：Always），那么
   这个 Pod 就会保持 Running 状态，并进行容器重启。否则，Pod 就会进入 Failed 状
   态 。
2. 对于包含多个容器的 Pod，只有它里面所有的容器都进入异常状态后，Pod 才会进入
   Failed 状态。在此之前，Pod 都是 Running 状态。此时，Pod 的 READY 字段会显示
   正常容器的个数，

所以，假如一个 Pod 里只有一个容器，然后这个容器异常退出了。那么，只有当
restartPolicy=Never 时，这个 Pod 才会进入 Failed 状态。而其他情况下，由于
Kubernetes 都可以重启这个容器，所以 Pod 的状态保持 Running 不变。
而如果这个 Pod 有多个容器，仅有一个容器异常退出，它就始终保持 Running 状态，哪
怕即使 restartPolicy=Never。只有当所有容器也异常退出之后，这个 Pod 才会进入
Failed 状态

在 Kubernetes 的 Pod 中，还有一个叫 readinessProbe 的字段。虽然它的用法与
livenessProbe 类似，但作用却大不一样。readinessProbe 检查结果的成功与否，决定的
这个 Pod 是不是能被通过 Service 的方式访问到，而并不影响 Pod 的生命周期。

下面是Pod Preset例子:

kind: PodPreset
apiVersion: settings.k8s.io/v1alpha1
metadata:
  name: allow-database
  namespace: myns
spec:
  selector:
    matchLabels:
      role: frontend
  env:
    - name: DB_PORT
      value: "6379"
  volumeMounts:
    - mountPath: /cache
      name: cache-volume
  volumes:
    - name: cache-volume
      emptyDir: {}

然后编写pod.yaml:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: website
  labels:
    app: website
    role: frontend
spec:
  containers:
    - name: website
      image: ecorp/website
      ports:
        - containerPort: 80

然后最终生成的yaml为:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: website
  labels:
    app: website
    role: frontend
  annotations:
    podpreset.admission.kubernetes.io/allow-database: "resource version"
spec:
  containers:
    - name: website
      image: ecorp/website
      volumeMounts:
        - mountPath: /cache
          name: cache-volume
      ports:
        - containerPort: 80
      env:
        - name: DB_PORT
          value: "6379"
  volumes:
    - name: cache-volume
      emptyDir: {}

比如，我们现在提交的是一个 nginx-deployment，那么这个 Deployment 对象本身是永
远不会被 PodPreset 改变的，被修改的只是这个 Deployment 创建出来的所有 Pod。这
一点请务必区分清楚。
这里有一个问题：如果你定义了同时作用于一个 Pod 对象的多个 PodPreset，会发生什么
呢？
实际上，Kubernetes 项目会帮你合并（Merge）这两个 PodPreset 要做的修改。而如果
它们要做的修改有冲突的话，这些冲突字段就不会被修改。

PodPreset 这个被弃用了。

结

下一节，编排。