云原生 | Kubernetes 02、k8s 核心资源 Pod

目录

一、Pod是什么？

白话解释：

1.1 Pod如何管理多个容器？

1.1.2 Pod网络

1.1.3 Pod存储

1.2 之前学习过容器（如docker），为什么还需要Pod？

1.2.1 代码自动发版更新

1.2.2 收集业务日志 

1.3 Pod工作方式

1.3.1 自主式Pod（不推荐）

1.3.2 控制器管理的Pod（推荐）

二、如何基于Pod运行应用？

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• 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/

一、Pod是什么？

        官方文档：https://kubernetes.io/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。 

白话解释：

        可以把pod看成是一个“豌豆荚”，里面有很多“豆子”（容器）。一个豌豆荚里可以有很多豆子（容器）

        pod相当于一个逻辑主机——比方说我们想要部署一个tomcat应用，如果不用容器，我们可能会部署到物理机、虚拟机或者云主机上，那么出现k8s之后，我们就可以定义一个pod资源，在pod里定义一个把tomcat容器，所以pod充当的是一个逻辑主机的角色。 

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。

1.1.2 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都会被分配到唯一的IP地址。

1.  
   # 查看所有 pod 详细信息，包括pod 的状态、ip、分配的节点等信息
2.  
   [root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod -A -owide
3.  
    
4.  
   # 或者查看指定命名空间下的pod
5.  
   [root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n kube-system -owide

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。

1.  
   # 例如和已经存在的none容器共享网络
2.  
   [root@k8s-master01 ~]# docker run --name container2 --net=container:none -it centos --privileged=true

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。 

1.1.3 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。

1.2 之前学习过容器（如docker），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。把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。 

1.2.1 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。

1.2.2 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。

        但如果使用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。 

1.3 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）。 

1.3.1 自主式Pod（不推荐）

所谓的自主式Pod，就是直接定义一个Pod资源，如下：

1.  
   #1. 创建pod yaml资源文件：
2.  
   [root@k8s-master01 pod-yaml]# vi pod-tomcat.yaml
3.  
   apiVersion: v1
4.  
   kind: Pod
5.  
   metadata:
6.  
   name: tomcat-test
7.  
   namespace: default
8.  
   labels:
9.  
   app: tomcat
10.  
    spec:
11.  
    containers:
12.  
    - name: tomcat-java
13.  
    ports:
14.  
    - containerPort: 8080
15.  
    image: tomcat:latest
16.  
    imagePullPolicy: IfNotPresent
17.  
     
18.  
    #2. k8s集群（三台机子都要）拉取相关镜像
19.  
    docker pull tomcat
20.  
     
21.  
    #3. 创建pod
22.  
    [root@k8s-master01 pod-yaml]# kubectl apply -f pod-tomcat.yaml
23.  
     
24.  
    #4. 查看pod是否创建成功
25.  
    [root@k8s-master01 pod-yaml]# kubectl get pods -owide -l app=tomcat
26.  
    [root@k8s-master01 pod-yaml]# kubectl get pods

但是自主式Pod是存在一个问题的，假如我们不小心删除了pod：

1.  
   [root@k8s-master01 pod-yaml]# kubectl delete pods tomcat-test
2.  
   pod "tomcat-test" deleted
3.  
    
4.  
   # 查看pod是否还在
5.  
   [root@k8s-master01 pod-yaml]# kubectl get pods
6.  
   No resources found in default namespace.
7.  
   [root@k8s-master01 pod-yaml]# kubectl get pods -l app=tomcat
8.  
   No resources found in default namespace.

        结果是空，说明pod已经被删除了通过上面可以看到，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。 

1.3.2 控制器管理的Pod（推荐）

        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。如，通过Deployment管理Pod 

1.  
   #1. k8s集群拉取 nginx 镜像
2.  
   docker pull nginx
3.  
    
4.  
   #2. 创建资源清单文件
5.  
   [root@k8s-master01 pod-yaml]# vi pod-nginx.yaml
6.  
   apiVersion: apps/v1
7.  
   kind: Deployment
8.  
   metadata:
9.  
   name: nginx-test
10.  
    labels:
11.  
    app: nginx-deploy
12.  
    spec:
13.  
    selector:
14.  
    matchLabels:
15.  
    app: nginx
16.  
    replicas: 2
17.  
    template:
18.  
    metadata:
19.  
    labels:
20.  
    app: nginx
21.  
    spec:
22.  
    containers:
23.  
    - name: my-nginx
24.  
    image: nginx:latest
25.  
    imagePullPolicy: IfNotPresent
26.  
    ports:
27.  
    - containerPort: 80
28.  
     
29.  
    #3. 更新资源清单文件
30.  
    [root@k8s-master01 pod-yaml]# kubectl apply -f pod-nginx.yaml
31.  
     
32.  
    #4. 查看pods
33.  
    [root@k8s-master01 pod-yaml]# kubectl get pods
34.  
    NAME READY STATUS RESTARTS AGE
35.  
    nginx-test-7767bdd4d-r4qt7 1/1 Running 0 33s
36.  
    nginx-test-7767bdd4d-rqrm5 1/1 Running 0 33s
37.  
     
38.  
    # 查看Deployment
39.  
    [root@k8s-master01 pod-yaml]# kubectl get deployments.apps
40.  
    NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE
41.  
    nginx-test 2/2 2 2 49s
42.  
     
43.  
    #5. 删除一个pod
44.  
    [root@k8s-master01 pod-yaml]# kubectl delete pods nginx-test-7767bdd4d-r4qt7
45.  
    pod "nginx-test-7767bdd4d-r4qt7" deleted
46.  
     
47.  
    #6. 再次查看，立马又重新创建了一个pod
48.  
    [root@k8s-master01 pod-yaml]# kubectl get pods
49.  
    NAME READY STATUS RESTARTS AGE
50.  
    nginx-test-7767bdd4d-d5pqv 1/1 Running 0 8s
51.  
    nginx-test-7767bdd4d-rqrm5 1/1 Running 0 3m52s

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。 

二、如何基于Pod运行应用？

创建pod流程： 

kubectl apply -f pod-nginx.yaml->找到（/root/.kube/config）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 

第一步： 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。

第二步：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

第三步：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。

第四步：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。

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