Pod生命周期

pod从开始创建到终止退出的时间范围称为Pod生命周期

生命周期包含以下几个重要流程：
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，也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。

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

注：一旦Pod绑定到一个节点上，就不会被重新绑定到另一个节点上，要么重启，要么终止

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) 第三步同时运行，监控到 pod 对象为Terminating状态的同时启动 pod 关闭过程

(5) 第三步同时进行，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 pre-Stop 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

Init初始化容器

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

案例1

探测其他容器，用于其他容器启动成功后才启动本容器

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp-pod
  labels:
    app.kubernetes.io/name: MyApp
spec:
  containers:
  - name: myapp-container
    image: busybox:1.28
    command: ['sh', '-c', 'echo The app is running! && sleep 3600']
  initContainers:
  - name: init-myservice
    image: busybox:1.28
    command: ['sh', '-c', 'for i in {1..100}; do sleep 1; if dig myservice; then exit 0; fi; done; exit 1']
    #循环解析容器名，如果解析正常，就可以部署本容器了

案例2

实际生产中的，用来给web服务生成页面

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: initnginx
spec:
  initContainers:
  - name: install
    image: docker.io/library/busybox:1.28
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    #下载百度的主页到文件夹的主页
    command:
    - wget
    - "-O"
    - "/work-dir/index.html"
    - "https://www.baidu.com"
    #挂载目录
    volumeMounts:
    - name: workdir
      mountPath: /work-dir
  containers:
  - name: nginx
    image: docker.io/xianchao/nginx:v1
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 80
    volumeMounts:
    - name: workdir
      mountPath: /usr/share/nginx/html
dnsPolicy: Default
#新建数据卷
volumes:
- name: workdir
  emptyDir: {}

主容器Container

容器钩子

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

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:
          command: ["/usr/local/nginx/sbin/nginx","-s","quit"]
    ports:
    - name: http
      containerPort: 80

案例演示
cat pre-start.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: life-demo
spec:
  containers:
  - name: lifecycle-demo-container
    image: docker.io/xianchao/nginx:v1
    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