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pod详解之资源拉取策略容器分类(代码片段)

奋斗的蜗牛灬  奋斗的蜗牛灬  2023-04-02  384

关键词：

前言

一、Pod 基础概念

1.1 介绍

Pod 是 kubernetes 中最小的资源管理组件，Pod 也是最小化运行容器化应用的资源对象。
一个Pod代表着集群中运行的一个进程。kubernetes中其他大多数组件都是围绕着 Pod 来进行支撑和扩展 Pod 功能的，例如：
- 用于管理 Pod 运行的 StatefulSet 和 Deployment 等控制器对象；
- 用于暴露 Pod 应用的 Service 和 Ingress对象；
- 为Pod提供存储的 PersistentVolume 存储资源对象等。

1.2 Pod 使用方式

在Kubrenetes集群中 Pod 有如下两种 使用方式：

一个Pod中运行一个容器。每个Pod中一个容器的模式是最常见的用法，在这种使用方式中，你可以把Pod想象成是单个容器的封装， kuberentes 管理的是 Pod 而不是直接管理容器。
在一个Pod中同时运行多个容器。一个Pod中也可以同时封装几个需要紧密耦合互相协作的容器，它们之间共享资源。这些在同一个Pod中的容器可以互相协作成为一个 service 单位，比如一个容器共享文件，另一个 “sidecar” 容器来更新这些文件。Pod将这些容器的存储资源作为一个实体来管理。

1.3 工作方式

一个Pod下的容器必须运行于同一节点上。现代容器技术建议一个容器只运行一个进程，该进程在容器中 PID 命令空间中的进程号为 1，可直接接收并处理信号，进程终止时容器生命周期也就结束了。
若想在容器内运行多个进程，需要有一个类似 Linux 操作系统 init 进程的管控类进程，以树状结构完成多进程的生命周期管理。运行于各自容器内的进程无法直接完成网络通信，这是由于容器间的隔离机制导致，k8s中的 Pod 资源抽象 正是解决此类问题，Pod 对象是一组容器的集合，这些容器共享Network、UTS 及 IPC命令空间，因此具有相同的域名、主机名
和网络接口，并可通过IPC直接通信。

1.4 基础容器 pause

Pod 资源中针对各容器提供网络命令空间等共享机制的是底层 基础容器 pause，基础容器（也可称为父容器) pause 就是为了管理Pod容器间的共享操作。
这个父容器需要能够准确地知道如何去创建共享运行环境的容器，还能管理这些容器的生命周期。为了实现这个父容器的构想，kubernetes中，用 pause容器来作为一个Pod中所有容器的父容器。
这个pause容器有两个核心的功能：
- 一是它提供整个Pod的Linux命名空间的基础；
- 二来启用PID命名空间，它在每个Pod中都作为PID为1进程(init进程)，并回收僵尸进程。

pause 容器使得Pod中的所有容器可以共享两种资源：网络和存储。

● 网络:

每个Pod都会被分配一个唯一的地址。
Pod中的所有容器共享网络空间，包括IP地址和端口。
Pod内部的容器可以使用localhost互相通信。
Pod中的容器与外界通信时，必须分配共享网络资源（例如使用宿主机的端口映射）。

● 存储:

可以 Pod指定多个共享的 Volume。Pod中的所有容器都可以访问共享的Volume。Volume也可以用来持久化Pod中的存储资源，以防容器重启后文件丢失

1.5 Pod 的分类

通常把Pod分为两类：

自主式 Pod

这种 Pod本身是不能自我修复的，当 Pod 被 创建后（不论是由你直接创建还是被其他Controller），都会被 Kaberentes 调度到集群的 Node 上。直到Pod的进程终止、被刑掉、因为缺少资源而被驱逐、或者Node故障之前这个Pod都会一直保持在那个 Node 上。
Pod 不会自愈。如果 Pod 运行的 Node 故障、或教是调度器本身故障，这个 Pod 就会被则除。同样的，如果 Pod 所在 Node 缺少资源或者 Pod 处于维护状态，Pod 也会被驱遂。

控制器管理的 Pod

Kubernetes 使用更高级的称为 Controller 的抽象层，来管理 Pod 实例。
Controller 可以创建和管理多个 Pod，提供 副本管理、滚动升级和集群级别的自愈能力。
例如，如果一个Node故障，Controller就能自动将该节点上的Pod调度到其他健康的Node 上。虽然可以直接使用Pod，但是在Kubernetes中通常是使用 controller 来管理Pod的。

1.6 Pod 的组成

每个Pod都有一个特殊的被称为 " 根容器 " 的 Pause 容器。Pause容器对应的镜像属于 Kubernetes 平台的一部分，除了Pause容器，每个Pod还包含一个或者多个紧密相关的用户业务容器。

kubernetes 中的 pause 容器主要为每个业务容器提供以下功能：

在pod中担任Linux命名空间（如网络命令空间）共享的基础；
启用PID命名空间，开启init进程。

Kubernetes设计这样的Pod概念和特殊组成结构有什么用意？

原因一：在一组容器作为一个单元的情况下，难以对整体的容器简单地进行判断及有效地进行行动。比如，一个容器死亡了，此时是算整体挂了么？那么引入与业务无关的Pause容器作为Pod的根容器，以它的状态代表着整个容器组的状态，这样就可以解决该问题。
原因二：Pod里的多个业务容器共享pause容器的IP，共享Pause容器挂载的volume，这样简化了业务容器之间的通信问题，也解决了容器之间的文件共享问题。

pod 中容器共享存储空间

二、Pod 容器的分类

2.1 pause 基础容器（infrastructure container）

维护整个Pod网络和存储空间
启动一个容器时，k8s会自动启动一个基础容器

//node 节点中操作
//启动一个容器时，k8s会自动启动一个基础容器

cat /opt/kubernetes/cfg/kubelet
.....
--pod-infra-container-image=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google-containers/pause-amd64:3.0"

//每次创建 Pod 时候就会创建，运行的每一个容器都有一个 pause-amd64 的基础容器自动会运行，对于用户是透明的

docker ps -a
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google-containers/pause-amd64:3.0 "/pause"

2.2 init 初始化容器（initcontainers)

Init 容器必须在应用程序容器启动之前运行完成，如果有多个 Init 容器，是串行启动。而应用程序容器是并行运行的，所以 Init容器能够提供了一种简单的阻塞或延迟应用容器的启动的方法。
Init 容器与普通的容器非常像，除了以下两点：
- Init 容器总是运行到成功完成为止
- 每个Init 容器都必须在下一个 Init 容器启动之前成功完成
如果 Pod的 Init 容器失败，k8s 会不断地重启该 Pod，直到 Init 容器成功为止。然而，如果 Pod对应的重启策略（restartPolicy）为 Never，它不会重新启动。

当初始化容器启动成功并成功退出后，才会去启动应用容器

kubectl get pods

特别说明：

在Pod启动过程中，Init容器会按顺序在网络和数据卷初始化之后启动。每个容器必须在下一个容器启动之前成功退出。
如果由于运行时或失败退出，将导致容器启动失败，它会根据Podl的restartPolicy指定的策略进行重试。然而，如果Pod的restartPolicy设置为Always，Init容器失败时会使用RestartPolicy策略。
在所有的Init容器没有成功之前，Pod将不会变成Ready状态。Init容器的端口将不会在service中进行聚集。正在初始化中的Pod处于Pending状态，但应该会将Initializing状态设置为true。
如果Pod重启，所有Init容器必须重新执行。
对Init容器spec的修改被限制在容器image字段，修改其他字段都不会生效。更改Init容器的image字段，等价于重启该Pod。
Init容器具有应用容器的所有字段。除了readinessProbe，因为Tnit容器无法定义不同于完成（completion)的就绪（readiness)之外的其他状态。这会在验证过程中强制执行。
在Pod中的每个app和Init容器的名称必须唯一;与任何其它容器共享同一个名称，会在验证时抛出错误.

2.3 业务容器（Maincontainer）

并行启动

看总结

Pod是 k8s 最小的运行单元，一个pod 包含几个容器?
答：至少两个：1个基础容器（pause），应用容器（1个或者多个）

Pod 容器分类

Pod 中的容器又能分三类：基础容器（pause）；初始化容器；应用容器。

基础容器（pause）：给 pod 中的所有应用容器提供网络和存储资源的共享；提供 init 进程。管理整个pod 里的容器组的生命周期
初始化容器（init 容器）：是在应用容器之前完成所有 init 容器的启动，多个init容器是串行启动。每个Init容器都必须在下一个Init容器启动之前成功完成启动。
应用容器：提供应用程序业务。并行启动。

pod 里的容器会共享哪些网络：net , uts，ipc，namespace

Pod 资源分类

k8s 创建的 Pod 资源分为两种：自主式的 pod；控制器管理的 pod (deployment，statement，daemonset）

自主式的 pod ：不被控制器管理的 pod ，不会自愈。一旦 pod 挂掉了，是不会重新拉起的，而且副本数量也不会因为达不到期望值，再重新创建新的pod。
控制器管理的 pod：被控制器管理的 pod ，一旦 pod 挂掉了，是会被重新拉起的，副本数量会因为达不到期望值，会再重新创建新的 pod。kind:pod

Pod 的重启策略

**pod 的重启策略 **：restartpolicy字段设置 Pod中所有容器的重启策略：

Always（默认）
OnFailure
Nerver

不同类型的的控制器可以控制 Pod 的重启策略：

Job：适用于一次性任务如批量计算，任务结束后 Pod 会被此类控制器清除。Job 的重启策略只能是 OnFailure 或者 Never
Replication Controller、ReplicaSet、Deployment，此类控制器希望 Pod 一直运行下去，它们的重启策略只能是 Always。
DaemonSet：每个节点上启动一个 Pod，很明显此类控制器的重启策略也应该是 Always 。

Pod 镜像拉取策略

Pod 的核心是运行容器，必须指定容器引擎，比如 Docker，启动容器时，需要拉取镜像，k8s 的镜像拉取策略可以由用户指定。

imagepPullPolicy：定义镜像拉取策略，由Always、Never、IfNotPresent 三个值可选。

Always：每次创建Pod都会重新拉取一次镜像；
Never：Pod 不会主动拉取这个镜像，表示仅使用本地镜像；
IfNotPresent：如果本地有镜像就使用本地镜像，没有就在线拉取镜像；
上面三个值都没有设置的话，就默认 IfNotPresent

注意：

对于标签为 ":latest" 的镜像文件，其默认的镜像获取策略即为 Always
而对于其他标签的镜像，其默认策略则为 IfNotPresent

仓库：

共有仓库 docker.hub 镜像名:标签
私有仓库 harbor 镜像私有仓库主机名/项目名/镜像名:标签

Pod 生命周期

启动一个Pod时，k8s会自动启动一个基础容器（pause），再去启动初始化容器，再去启动应用容器。还会进行探针检查，和开始和结束的操作。

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