容器与pod资源对象
为什么Kubernetes要引入pod的概念，而不直接操作Docker容器
首先我们要明确一个概念，Kubernetes并不是只支持Docker这一个容器运行时，通过我的另一篇文章什么是Kubernetes的CRI-容器运行时接口介绍的内容，我们知道Kubernetes通过CRI这个抽象层，支持除Docker之外的其他容器运行时，比如rkt甚至支持客户自定义容器运行时。
- 第一个原因：借助CRI这个抽象层，使得Kubernetes不依赖于底层某一种具体的容器运行时实现技术，而是直接操作pod，pod内部再管理多个业务上紧密相关的用户业务容器，这种架构便于Kubernetes做扩展。
- 第二个原因，我们假设Kubernetes没有pod的概念，而是直接管理容器，那么一组容器作为一个单元，假设其中一个容器死亡了，此时这个单元的状态应该如何定义呢？应该理解成整体死亡，还是个别死亡？
这个问题不易回答的原因，是因为包含了这一组业务容器的逻辑单元，没有一个统一的办法来代表整个容器组的状态，这就是Kubernetes引入pod的概念，并且每个pod里都有一个Kubernetes系统自带的pause容器的原因，通过引入pause这个与业务无关并且作用类似于Linux操作系统守护进程的Kubernetes系统标准容器，以pause容器的状态来代表整个容器组的状态。
- 第三个原因：pod里所有的业务容器共享pause容器的IP地址，以及pause容器mount的Volume，通过这种设计，业务容器之间可以直接通信，文件也能够直接彼此共享。
Pod资源清单
下面是Pod的资源清单：
apiVersion: v1 #必选，版本号，例如v1
kind: Pod #必选，资源类型，例如 Pod
metadata: #必选，元数据name: string #必选，Pod名称namespace: string #Pod所属的命名空间,默认为"default"labels: #自定义标签列表- name: string
spec: #必选，Pod中容器的详细定义containers: #必选，Pod中容器列表- name: string #必选，容器名称image: string #必选，容器的镜像名称imagePullPolicy: [ Always|Never|IfNotPresent ] #获取镜像的策略 command: [string] #容器的启动命令列表，如不指定，使用打包时使用的启动命令args: [string] #容器的启动命令参数列表workingDir: string #容器的工作目录volumeMounts: #挂载到容器内部的存储卷配置- name: string #引用pod定义的共享存储卷的名称，需用volumes[]部分定义的的卷名mountPath: string #存储卷在容器内mount的绝对路径，应少于512字符readOnly: boolean #是否为只读模式ports: #需要暴露的端口库号列表- name: string #端口的名称containerPort: int #容器需要监听的端口号hostPort: int #容器所在主机需要监听的端口号，默认与Container相同protocol: string #端口协议，支持TCP和UDP，默认TCPenv: #容器运行前需设置的环境变量列表- name: string #环境变量名称value: string #环境变量的值resources: #资源限制和请求的设置limits: #资源限制的设置cpu: string #Cpu的限制，单位为core数，将用于docker run --cpu-shares参数memory: string #内存限制，单位可以为Mib/Gib，将用于docker run --memory参数requests: #资源请求的设置cpu: string #Cpu请求，容器启动的初始可用数量memory: string #内存请求,容器启动的初始可用数量lifecycle: #生命周期钩子postStart: #容器启动后立即执行此钩子,如果执行失败,会根据重启策略进行重启preStop: #容器终止前执行此钩子,无论结果如何,容器都会终止livenessProbe: #对Pod内各容器健康检查的设置，当探测无响应几次后将自动重启该容器exec: #对Pod容器内检查方式设置为exec方式command: [string] #exec方式需要制定的命令或脚本httpGet: #对Pod内个容器健康检查方法设置为HttpGet，需要制定Path、portpath: stringport: numberhost: stringscheme: stringHttpHeaders:- name: stringvalue: stringtcpSocket: #对Pod内个容器健康检查方式设置为tcpSocket方式port: numberinitialDelaySeconds: 0 #容器启动完成后首次探测的时间，单位为秒timeoutSeconds: 0 #对容器健康检查探测等待响应的超时时间，单位秒，默认1秒periodSeconds: 0 #对容器监控检查的定期探测时间设置，单位秒，默认10秒一次successThreshold: 0failureThreshold: 0securityContext:privileged: falserestartPolicy: [Always | Never | OnFailure] #Pod的重启策略nodeName: <string> #设置NodeName表示将该Pod调度到指定到名称的node节点上nodeSelector: obeject #设置NodeSelector表示将该Pod调度到包含这个label的node上imagePullSecrets: #Pull镜像时使用的secret名称，以key：secretkey格式指定- name: stringhostNetwork: false #是否使用主机网络模式，默认为false，如果设置为true，表示使用宿主机网络volumes: #在该pod上定义共享存储卷列表- name: string #共享存储卷名称 （volumes类型有很多种）emptyDir: {} #类型为emtyDir的存储卷，与Pod同生命周期的一个临时目录。为空值hostPath: string #类型为hostPath的存储卷，表示挂载Pod所在宿主机的目录path: string #Pod所在宿主机的目录，将被用于同期中mount的目录secret: #类型为secret的存储卷，挂载集群与定义的secret对象到容器内部scretname: string items: - key: stringpath: stringconfigMap: #类型为configMap的存储卷，挂载预定义的configMap对象到容器内部name: stringitems:- key: stringpath: string
#小提示：
# 在这里，可通过一个命令来查看每种资源的可配置项
# kubectl explain 资源类型 查看某种资源可以配置的一级属性
# kubectl explain 资源类型.属性 查看属性的子属性
[root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod
KIND: Pod
VERSION: v1
FIELDS:apiVersion <string>kind <string>metadata <Object>spec <Object>status <Object>[root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod.metadata
KIND: Pod
VERSION: v1
RESOURCE: metadata <Object>
FIELDS:annotations <map[string]string>clusterName <string>creationTimestamp <string>deletionGracePeriodSeconds <integer>deletionTimestamp <string>finalizers <[]string>generateName <string>generation <integer>labels <map[string]string>managedFields <[]Object>name <string>namespace <string>ownerReferences <[]Object>resourceVersion <string>selfLink <string>uid <string>
在kubernetes中基本所有资源的一级属性都是一样的，主要包含5部分：
apiVersion <string>版本，由kubernetes内部定义，版本号必须可以用 kubectl api-versions 查询到kind <string>类型，由kubernetes内部定义，版本号必须可以用 kubectl api-resources 查询到metadata <Object>元数据，主要是资源标识和说明，常用的有name、namespace、labels等spec <Object>描述，这是配置中最重要的一部分，里面是对各种资源配置的详细描述status <Object>状态信息，里面的内容不需要定义，由kubernetes自动生成
在上面的属性中，spec是接下来研究的重点，继续看下它的常见子属性:
containers <[]Object>容器列表，用于定义容器的详细信息nodeName <String>根据nodeName的值将pod调度到指定的Node节点上nodeSelector <map[]>根据NodeSelector中定义的信息选择将该Pod调度到包含这些label的Node 上hostNetwork <boolean>是否使用主机网络模式，默认为false，如果设置为true，表示使用宿主机网络volumes <[]Object>存储卷，用于定义Pod上面挂在的存储信息restartPolicy <string>重启策略，表示Pod在遇到故障的时候的处理策略
管理pod中的容器
镜像及其获取策略
kubernetes支持用户自定义镜像文件的获取策略，例如在网络资源较为紧张时可以禁止从仓库中获取镜像文件等。容器的imagePullPolicy字段用于为其指定镜像获取策略，它的值可以包括以下几种
- Always：镜像标签为latest或镜像不存在时总是从指定的仓库中获取镜像
- IfNotPresent：仅当本地镜像缺失时方才从目标仓库下载镜像
- Never：禁止从仓库下载镜像，即仅使用本地镜像
默认值说明：
如果镜像tag为具体版本号， 默认策略是：IfNotPresent
如果镜像tag为：latest（最终版本） ，默认策略是always
[root@k8s-master1 ~]# cat pod1.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-example
spec:containers:- name: nginximage: nginx:latestimagePullPolicy: Always
[root@k8s-master1 ~]# kubectl apply -f pod1.yaml
pod/pod-example configured
暴露端口
Docker的网络模型中，使用默认网络的容器化应用需要通过NAT将其暴露到外部网络中才能被其他节点之上的容器客户端所访问。然而kubernetes系统的网络模型中，各pod的ip地址处于同一网络平面上，无论是否为容器指定了要暴露的端口，都不会影响集群中其他节点之上的pod客户端对其进行访问，这就意味着，任何监听在非lo接口的端口都可以通过pod网络直接被请求
- 指定暴露端口为tcp的80，并将之命名为http
[root@k8s-master1 ~]# cat pod1.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-example
spec:containers:- name: nginximage: nginx:latestimagePullPolicy: Alwaysports:- name: httpcontainerPort: 80protocol: TCP
[root@k8s-master1 ~]# kubectl delete pods pod-example
pod "pod-example" deleted
[root@k8s-master1 ~]# kubectl apply -f pod1.yaml
pod/pod-example created
[root@k8s-master1 ~]# curl 10.244.3.9 -I
HTTP/1.1 200 OK
Server: nginx/1.21.1
Date: Mon, 16 Aug 2021 16:18:22 GMT
Content-Type: text/html
Content-Length: 612
Last-Modified: Tue, 06 Jul 2021 14:59:17 GMT
Connection: keep-alive
ETag: "60e46fc5-264"
Accept-Ranges: bytes
自定义运行的容器化应用
由docker镜像启动容器时运行的应用程序在相应的Dokcerfile中由ENTRYPOINT指令进行定义，传递给程序的参数则通过CMD指令指定，ENTRYPOINT指令不存在时，CMD可用于同时指定程序及其参数。
容器的command字段能够指定不同于镜像默认运行的应用程序，并且可以同时使用args字段进行参数传递，他们将覆盖镜像中的默认定义。
[root@k8s-master1 ~]# cat pod1.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-example
spec:containers:- name: nginximage: nginx:latestimagePullPolicy: Alwaysports:- name: httpcontainerPort: 80protocol: TCPcommand: ["/bin/sh"]args: ["-c","while true;do sleep 30;done"]
[root@k8s-master1 ~]# kubectl delete pods pod-example
pod "pod-example" deleted
[root@k8s-master1 ~]# kubectl apply -f pod1.yaml
pod/pod-example created
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pods pod-example -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
pod-example 1/1 Running 0 33s 10.244.3.10 k8s-node2 <none> <none>创建pod-command.yaml文件，内容如下：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-commandnamespace: dev
spec:containers:- name: nginximage: nginx:1.17.1- name: busyboximage: busybox:1.30command: ["/bin/sh","-c","touch /tmp/hello.txt;while true;do /bin/echo $(date +%T) >> /tmp/hello.txt; sleep 3; done;"]
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command，用于在pod中的容器初始化完毕之后运行一个命令。
稍微解释下上面命令的意思：
“/bin/sh”,“-c”, 使用sh执行命令
touch /tmp/hello.txt; 创建一个/tmp/hello.txt 文件
while true;do /bin/echo $(date +%T) >> /tmp/hello.txt; sleep 3; done; 每隔3秒向文件中写入当前时间
# 创建Pod
[root@k8s-master01 pod]# kubectl create -f pod-command.yaml
pod/pod-command created# 查看Pod状态
# 此时发现两个pod都正常运行了
[root@k8s-master01 pod]# kubectl get pods pod-command -n dev
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod-command 2/2 Runing 0 2s# 进入pod中的busybox容器，查看文件内容
# 补充一个命令: kubectl exec pod名称 -n 命名空间 -it -c 容器名称 /bin/sh 在容器内部执行命令
# 使用这个命令就可以进入某个容器的内部，然后进行相关操作了
# 比如，可以查看txt文件的内容
[root@k8s-master01 pod]# kubectl exec pod-command -n dev -it -c busybox /bin/sh
/ # tail -f /tmp/hello.txt
14:44:19
14:44:22
14:44:25
特别说明：通过上面发现command已经可以完成启动命令和传递参数的功能，为什么这里还要提供一个args选项，用于传递参数呢?这其实跟docker有点关系，kubernetes中的command、args两项其实是实现覆盖Dockerfile中ENTRYPOINT的功能。1 如果command和args均没有写，那么用Dockerfile的配置。2 如果command写了，但args没有写，那么Dockerfile默认的配置会被忽略，执行输入的command3 如果command没写，但args写了，那么Dockerfile中配置的ENTRYPOINT的命令会被执行，使用当前args的参数4 如果command和args都写了，那么Dockerfile的配置被忽略，执行command并追加上args参数
pod资源限制
在kubernetes上，可由容器或Pod请求或消费的计算资源指的是cpu和内存。cpu属于可压缩型资源，即资源额度可按需收缩，而内存则是不可压缩型资源，对其执行收缩操作可能会导致某种程度的问题。
资源隔离属于容器级别，cpu和内存资源的配置需要在Pod中的容器上进行，每种资源均可由requests属性定义其请求的确保可用值，即容器运行可能用不到这些额度的资源，但用到时必须确保由如此多的资源可用，而limits属性则用于限制资源的可用的最大值。
Pod和Container的资源请求和限制：
• spec.containers[].resources.limits.cpu
• spec.containers[].resources.limits.memory
• spec.containers[].resources.requests.cpu
• spec.containers[].resources.requests.memory
- 定义资源请求和限制
[root@k8s-master1 ~]# cat pod-stress-ng.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: frontend
spec:containers:- name: dbimage: mysqlenv:- name: MYSQL_ROOT_PASSWORDvalue: "password"resources:requests:memory: "64Mi"cpu: "250m"limits:memory: "128Mi"cpu: "500m"- name: wpimage: wordpressresources:requests:memory: "64Mi"cpu: "250m"limits:memory: "128Mi"cpu: "500m"
[root@k8s-master1 ~]# kubectl apply -f pod-stress-ng.yaml
pod/frontend created
- 查看pod描述
[root@k8s-master1 ~]# kubectl describe pod frontend
Name: frontend
Namespace: default
Priority: 0
Node: k8s-node1/192.168.80.101
Start Time: Wed, 18 Aug 2021 01:18:11 +0800
Labels: <none>
Annotations: <none>
Status: Pending
IP:
IPs: <none>
Containers:db:Container ID: Image: mysqlImage ID: Port: <none>Host Port: <none>State: WaitingReason: ContainerCreatingReady: FalseRestart Count: 0Limits:cpu: 500mmemory: 128MiRequests:cpu: 250mmemory: 64MiEnvironment:MYSQL_ROOT_PASSWORD: passwordMounts:/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from kube-api-access-9dwb4 (ro)wp:Container ID: Image: wordpressImage ID: Port: <none>Host Port: <none>State: WaitingReason: ContainerCreatingReady: FalseRestart Count: 0Limits:cpu: 500mmemory: 128MiRequests:cpu: 250mmemory: 64MiEnvironment: <none>Mounts:/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from kube-api-access-9dwb4 (ro)
注：limits是对资源的总限制、requests是最低分配的资源。requests一般要比limits要小一些。
注：250m/单核CPU的白分之25 /0.25
注：资源限制 cpu可以直接设置为数字 “1”为1核“2”为2核。
环境变量
通过环境变量配置容器化应用时，需要在容器配置段中嵌套使用env字段
创建pod-env.yaml文件，内容如下：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-envnamespace: dev
spec:containers:- name: busyboximage: busybox:1.30command: ["/bin/sh","-c","while true;do /bin/echo $(date +%T);sleep 60; done;"]env: # 设置环境变量列表- name: "username"value: "admin"- name: "password"value: "123456"
env，环境变量，用于在pod中的容器设置环境变量。
# 创建Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-env.yaml
pod/pod-env created# 进入容器，输出环境变量
[root@k8s-master01 ~]# kubectl exec pod-env -n dev -c busybox -it /bin/sh
/ # echo $username
admin
/ # echo $password
123456
这种方式不是很推荐，推荐将这些配置单独存储在配置文件中，这种方式将在后面介绍。
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-example
spec:containers:- name: nginximage: nginx:latestimagePullPolicy: Alwaysports:- name: httpcontainerPort: 80protocol: TCPcommand: ["/bin/sh"]args: ["-c","while true;do sleep 30;done"]env:- name: REDIS_HOSTvalue: 地址:6379- name: LOG_LEVELvalue: info
共享节点的网络名称空间
同一个pod对象的各容器均运行于一个独立的、隔离的Network名称空间中，共享同一个网络协议栈及相关的网络设备。也有一些特殊的pod对象需要运行于所在节点的名称空间中，执行系统级的管理任务，例如查看和操作节点的网络资源甚至是网络设备等。
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-example
spec:containers:......hostNetwork: True
pod的安全上下文
参考博客：https://blog.csdn.net/qq_34556414/article/details/118529692
标签与标签选择器
管理资源标签
标签是kubernetes极具特色的功能之一，它能够附加于kubernetes的任何资源对象之上。简单来说，标签就是键值类型的数据，他们可用于资源创建时直接指定，也可随时按需添加于活动对象中。
创建资源时，可以直接在其metadata中嵌套使用labels字段以定义要附加的标签项。
[root@k8s-master1 ~]# cat pod1.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-examplelabels:env: qatier: frontend
spec:containers:- name: nginximage: nginx:latestimagePullPolicy: Alwaysports:- name: httpcontainerPort: 80protocol: TCPcommand: ["/bin/sh"]args: ["-c","while true;do sleep 30;done"]
[root@k8s-master1 ~]# kubectl apply -f pod1.yaml
pod/pod-example configured
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pods pod-example --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
pod-example 1/1 Running 1 (21h ago) 21h env=qa,tier=frontend
- 指定显示特定标签
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pods pod-example -L env,tier
NAME READY STATUS RESTARTS AGE ENV TIER
pod-example 1/1 Running 1 (21h ago) 22h qa frontend
- 管理活动对象的标签
[root@k8s-master1 ~]# kubectl label pods/pod-example env2=production
pod/pod-example labeled
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pods pod-example -L env,tier,env2
NAME READY STATUS RESTARTS AGE ENV TIER ENV2
pod-example 1/1 Running 1 (21h ago) 22h qa frontend production
- 覆盖已经存在的标签
[root@k8s-master1 ~]# kubectl label pods/pod-example env=qa
error: 'env' already has a value (qa), and --overwrite is false
[root@k8s-master1 ~]# kubectl label pods/pod-example env=qq --overwrite
pod/pod-example labeled
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pods pod-example -L env,tier,env2
NAME READY STATUS RESTARTS AGE ENV TIER ENV2
pod-example 1/1 Running 1 (21h ago) 22h qq frontend production
标签选择器
标签选择器用于表达标签的查询条件或选择标准，kubernetes api支持两个选择器，基于等值关系以及基于集合关系的标签选择器
- 选择出env不等于qq的pod
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pods -l "env!=qq" --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
nginx-6799fc88d8-46gmb 1/1 Running 4 (22h ago) 9d app=nginx,pod-template-hash=6799fc88d8
nginx-6799fc88d8-kn2dq 1/1 Running 4 (22h ago) 9d app=nginx,pod-template-hash=6799fc88d8
nginx-6799fc88d8-qthk8 1/1 Running 4 (22h ago) 9d app=nginx,pod-template-hash=6799fc88d8
- 多个标签选择器
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pods -l "env=qq,tier=frontend" --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
pod-example 1/1 Running 1 (22h ago) 22h env2=production,env=qq,tier=frontend
- 显示值为production或dev中的一个的所有pod
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pods -l "env in (qq,qa)" --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
pod-example 1/1 Running 1 (22h ago) 22h env2=production,env=qq,tier=frontend
- 显示所有存在env标签的pod
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pods -l "env " --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
pod-example 1/1 Running 1 (22h ago) 22h env2=production,env=qq,tier=frontend
- 显示所有不存在env标签，但有app的标签的pod
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pods -l '!env,app' --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
nginx-6799fc88d8-46gmb 1/1 Running 4 (22h ago) 9d app=nginx,pod-template-hash=6799fc88d8
nginx-6799fc88d8-kn2dq 1/1 Running 4 (22h ago) 9d app=nginx,pod-template-hash=6799fc88d8
nginx-6799fc88d8-qthk8 1/1 Running 4 (22h ago) 9d app=nginx,pod-template-hash=6799fc88d8
pod节点选择器
pod节点选择器是标签及标签选择器的一种应用，它能够让pod对象基于集群中工作节点的标签来挑选倾向运行的目标节点。
- 给node对象添加标签
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get nodes --show-labels
NAME STATUS ROLES AGE VERSION LABELS
k8s-master1 Ready control-plane,master 9d v1.22.0 beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=k8s-master1,kubernetes.io/os=linux,node-role.kubernetes.io/control-plane=,node-role.kubernetes.io/master=,node.kubernetes.io/exclude-from-external-load-balancers=
k8s-node1 Ready <none> 9d v1.22.0 beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=k8s-node1,kubernetes.io/os=linux
k8s-node2 Ready <none> 9d v1.22.0 beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=k8s-node2,kubernetes.io/os=linux[root@k8s-master1 ~]# kubectl label nodes k8s-node1 disktype=ssd
node/k8s-node1 labeled[root@k8s-master1 ~]# kubectl get nodes --show-labels
NAME STATUS ROLES AGE VERSION LABELS
k8s-master1 Ready control-plane,master 9d v1.22.0 beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=k8s-master1,kubernetes.io/os=linux,node-role.kubernetes.io/control-plane=,node-role.kubernetes.io/master=,node.kubernetes.io/exclude-from-external-load-balancers=
k8s-node1 Ready <none> 9d v1.22.0 beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,disktype=ssd,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=k8s-node1,kubernetes.io/os=linux
k8s-node2 Ready <none> 9d v1.22.0 beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=k8s-node2,kubernetes.io/os=linux
- 指定pod资源调度至这些具有ssd设备的节点上，只需要为其使用spec.nodeSelector标签选择器即可
[root@k8s-master1 ~]# cat pod1.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-examplelabels:env: qatier: frontend
spec:containers:- name: nginximage: nginx:latestimagePullPolicy: Alwaysports:- name: httpcontainerPort: 80protocol: TCPcommand: ["/bin/sh"]args: ["-c","while true;do sleep 30;done"]nodeSelector: disktype: ssd[root@k8s-master1 ~]# kubectl delete pod pod-example
pod "pod-example" deleted
[root@k8s-master1 ~]# kubectl apply -f pod1.yaml
pod/pod-example created[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pods pod-example -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
pod-example 1/1 Running 0 33s 10.244.1.12 k8s-node1 <none> <none>
pod对象的生命周期
我们一般将pod对象从创建至终的这段时间范围称为pod的生命周期，它主要包含下面的过程：
- pod创建过程
- 运行初始化容器（init container）过程
- 运行主容器（main container）
- 容器启动后钩子（post start）、容器终止前钩子（pre stop）
- 容器的存活性探测（liveness probe）、就绪性探测（readiness probe）
- pod终止过程
pod的相位
在整个生命周期中，Pod会出现5种状态（相位），分别如下：
- 挂起（Pending）：apiserver已经创建了pod资源对象，但它尚未被调度完成或者仍处于下载镜像的过程中
- 运行中（Running）：pod已经被调度至某节点，并且所有容器都已经被kubelet创建完成
- 成功（Succeeded）：pod中的所有容器都已经成功终止并且不会被重启
- 失败（Failed）：所有容器都已经终止，但至少有一个容器终止失败，即容器返回了非0值的退出状态
- 未知（Unknown）：apiserver无法正常获取到pod对象的状态信息，通常由网络通信失败所导致
pod的创建过程
- 用户通过kubectl或其他api客户端提交pod spec给api server
- api server尝试着将pod对象的相关信息存入etcd中，待写入操作执行完成，api server即会返回确认信息至客户端
- api server开始反应etcd中的状态变化
- 所有的kubernetes组件均使用watch机制来跟踪检查api server上的相关的变动
- kube-scheduler（调度器）通过其watcher觉察到api server创建了新的pod对象但尚未绑定至任何工作节点
- kube-scheduler为pod对象挑选一个工作节点并将结果信息更新至api server
- 调度结果信息由api server更新至etcd存储系统中，而却api server也开始反映此pod对象的调度结果
- pod被调度到的目标工作节点上的kubelet尝试在当前节点上调用docker启动容器，并将容器的结果状态回送至api server
- api server将pod状态信息存入etcd中
- 在etcd确认写入操作成功完成之后，api server将确认信息发送至相关的kubelet事件将通过它被接收
pod的终止过程
- 用户发送删除pod对象的命令
- api服务器中的pod对象会随着事件的推移而更新，在宽限期内（默认为30秒），pod被视为“dead”
- 将pod标记为terminating状态
- （与第三步同时运行）kubelet在监控到pod对象转为“Terminating”状态的同时启动Pod关闭过程
- （与第三步同时运行）端点控制器监控到pod对象的关闭行为时将其从所有匹配到此端点的service资源的端点列表中移除
- 如果当前Pod对象定义了preStop钩子处理器，则在其标记为“terminating”后即会以同步的方式启动执行；如若宽限期结束后，preStop仍未执行结束，则第2步会被重新执行并额外获取一个时长为2秒的小宽限期。
- Pod对象中的容器进程收到TERM信号。
- 宽限期结束后，若存在任何一个仍在运行的进程，那么Pod对象即会收到SIGKILL信号
- Kubelet请求API Server将此Pod资源的宽限期设置为0从而完成删除操作，它变得对用户不再可见。
钩子函数
钩子函数能够感知自身生命周期中的事件，并在相应的时刻到来时运行用户指定的程序代码。
kubernetes在主容器的启动之后和停止之前提供了两个钩子函数：
- post start：容器创建之后执行，如果失败了会重启容器
- pre stop ：容器终止之前执行，执行完成之后容器将成功终止，在其完成之前会阻塞删除容器的操作
钩子处理器支持使用下面三种方式定义动作：
-
Exec命令：在容器内执行一次命令
……lifecycle:postStart: exec:command:- cat- /tmp/healthy …… -
TCPSocket：在当前容器尝试访问指定的socket
…… lifecycle:postStart:tcpSocket:port: 8080 …… -
HTTPGet：在当前容器中向某url发起http请求
……lifecycle:postStart:httpGet:path: / #URI地址port: 80 #端口号host: 192.168.5.3 #主机地址scheme: HTTP #支持的协议，http或者https ……
接下来，以exec方式为例，演示下钩子函数的使用，创建pod-hook-exec.yaml文件，内容如下：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-hook-execnamespace: dev
spec:containers:- name: main-containerimage: nginx:1.17.1ports:- name: nginx-portcontainerPort: 80lifecycle:postStart: exec: # 在容器启动的时候执行一个命令，修改掉nginx的默认首页内容command: ["/bin/sh", "-c", "echo postStart... > /usr/share/nginx/html/index.html"]preStop:exec: # 在容器停止之前停止nginx服务command: ["/usr/sbin/nginx","-s","quit"]
# 创建pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-hook-exec.yaml
pod/pod-hook-exec created# 查看pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-hook-exec -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE
pod-hook-exec 1/1 Running 0 29s 10.244.2.48 node2 # 访问pod
[root@k8s-master01 ~]# curl 10.244.2.48
postStart...
pod存活性探测
有不少应用程序长时间持续运行后会逐渐转为不可用状态，并且能够通过重启操作恢复，kubernetes的容器存活性探测机制可发现诸如此类的问题，并依据探测结果结合重启策略出发后续的行为。存活性探测是隶属于容器级别的配置，kubelet可基于它判定何时需要重启一个容器
容器探测用于检测容器中的应用实例是否正常工作，是保障业务可用性的一种传统机制。如果经过探测，实例的状态不符合预期，那么kubernetes就会把该问题实例" 摘除 "，不承担业务流量。kubernetes提供了两种探针来实现容器探测，分别是：
- liveness probes：存活性探针，用于检测应用实例当前是否处于正常运行状态，如果不是，k8s会重启容器
- readiness probes：就绪性探针，用于检测应用实例当前是否可以接收请求，如果不能，k8s不会转发流量
livenessProbe 决定是否重启容器，readinessProbe 决定是否将请求转发给容器。
上面两种探针目前均支持三种探测方式：
-
Exec命令：在容器内执行一次命令，如果命令执行的退出码为0，则认为程序正常，否则不正常
……livenessProbe:exec:command:- cat- /tmp/healthy …… -
TCPSocket：将会尝试访问一个用户容器的端口，如果能够建立这条连接，则认为程序正常，否则不正常
…… livenessProbe:tcpSocket:port: 8080 …… -
HTTPGet：调用容器内Web应用的URL，如果返回的状态码在200和399之间，则认为程序正常，否则不正常
……livenessProbe:httpGet:path: / #URI地址port: 80 #端口号host: 127.0.0.1 #主机地址scheme: HTTP #支持的协议，http或者https ……
方式一：Exec
创建pod-liveness-exec.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-liveness-execnamespace: dev
spec:containers:- name: nginximage: nginx:latestports: - name: nginx-portcontainerPort: 80livenessProbe:exec:command: ["/bin/cat","/tmp/hello.txt"] # 执行一个查看文件的命令
创建pod，观察效果
# 创建Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-liveness-exec.yaml
pod/pod-liveness-exec created# 查看Pod详情
[root@k8s-master01 ~]# kubectl describe pods pod-liveness-exec -n dev
......Normal Created 20s (x2 over 50s) kubelet, node1 Created container nginxNormal Started 20s (x2 over 50s) kubelet, node1 Started container nginxNormal Killing 20s kubelet, node1 Container nginx failed liveness probe, will be restartedWarning Unhealthy 0s (x5 over 40s) kubelet, node1 Liveness probe failed: cat: can't open '/tmp/hello11.txt': No such file or directory# 观察上面的信息就会发现nginx容器启动之后就进行了健康检查
# 检查失败之后，容器被kill掉，然后尝试进行重启（这是重启策略的作用，后面讲解）
# 稍等一会之后，再观察pod信息，就可以看到RESTARTS不再是0，而是一直增长
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-liveness-exec -n dev
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod-liveness-exec 0/1 CrashLoopBackOff 2 3m19s# 当然接下来，可以修改成一个存在的文件，比如/tmp/hello.txt，再试，结果就正常了......
方式二：TCPSocket
创建pod-liveness-tcpsocket.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-liveness-tcpsocketnamespace: dev
spec:containers:- name: nginximage: nginx:latestports: - name: nginx-portcontainerPort: 80livenessProbe:tcpSocket:port: 8080 # 尝试访问8080端口
创建pod，观察效果
# 创建Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-liveness-tcpsocket.yaml
pod/pod-liveness-tcpsocket created# 查看Pod详情
[root@k8s-master01 ~]# kubectl describe pods pod-liveness-tcpsocket -n dev
......Normal Scheduled 31s default-scheduler Successfully assigned dev/pod-liveness-tcpsocket to node2Normal Pulled <invalid> kubelet, node2 Container image "nginx:latest" already present on machineNormal Created <invalid> kubelet, node2 Created container nginxNormal Started <invalid> kubelet, node2 Started container nginxWarning Unhealthy <invalid> (x2 over <invalid>) kubelet, node2 Liveness probe failed: dial tcp 10.244.2.44:8080: connect: connection refused# 观察上面的信息，发现尝试访问8080端口,但是失败了
# 稍等一会之后，再观察pod信息，就可以看到RESTARTS不再是0，而是一直增长
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-liveness-tcpsocket -n dev
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod-liveness-tcpsocket 0/1 CrashLoopBackOff 2 3m19s# 当然接下来，可以修改成一个可以访问的端口，比如80，再试，结果就正常了......
方式三：HTTPGet
创建pod-liveness-httpget.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-liveness-httpgetnamespace: dev
spec:containers:- name: nginximage: nginx:latestports:- name: nginx-portcontainerPort: 80livenessProbe:httpGet: # 其实就是访问http://127.0.0.1:80/hello scheme: HTTP #支持的协议，http或者httpsport: 80 #端口号path: /hello #URI地址
创建pod，观察效果
# 创建Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-liveness-httpget.yaml
pod/pod-liveness-httpget created# 查看Pod详情
[root@k8s-master01 ~]# kubectl describe pod pod-liveness-httpget -n dev
.......Normal Pulled 6s (x3 over 64s) kubelet, node1 Container image "nginx:1.17.1" already present on machineNormal Created 6s (x3 over 64s) kubelet, node1 Created container nginxNormal Started 6s (x3 over 63s) kubelet, node1 Started container nginxWarning Unhealthy 6s (x6 over 56s) kubelet, node1 Liveness probe failed: HTTP probe failed with statuscode: 404Normal Killing 6s (x2 over 36s) kubelet, node1 Container nginx failed liveness probe, will be restarted# 观察上面信息，尝试访问路径，但是未找到,出现404错误
# 稍等一会之后，再观察pod信息，就可以看到RESTARTS不再是0，而是一直增长
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod pod-liveness-httpget -n dev
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod-liveness-httpget 1/1 Running 5 3m17s# 当然接下来，可以修改成一个可以访问的路径path，比如/，再试，结果就正常了......
至此，已经使用liveness Probe演示了三种探测方式，但是查看livenessProbe的子属性，会发现除了这三种方式，还有一些其他的配置，在这里一并解释下：
[root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod.spec.containers.livenessProbe
FIELDS:exec <Object> tcpSocket <Object>httpGet <Object>initialDelaySeconds <integer> # 容器启动后等待多少秒执行第一次探测timeoutSeconds <integer> # 探测超时时间。默认1秒，最小1秒periodSeconds <integer> # 执行探测的频率。默认是10秒，最小1秒failureThreshold <integer> # 连续探测失败多少次才被认定为失败。默认是3。最小值是1successThreshold <integer> # 连续探测成功多少次才被认定为成功。默认是1
下面稍微配置两个，演示下效果即可：
[root@k8s-master01 ~]# more pod-liveness-httpget.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-liveness-httpgetnamespace: dev
spec:containers:- name: nginximage: nginx:1.17.1ports:- name: nginx-portcontainerPort: 80livenessProbe:httpGet:scheme: HTTPport: 80 path: /initialDelaySeconds: 30 # 容器启动后30s开始探测timeoutSeconds: 5 # 探测超时时间为5s
exec探针
exec类型的探针通过在目标容器中执行用户自定义的命令来判定容器的健康状态，若命令状态返回值为0则表示为成功通过检测，其它值均为失败状态。“spec.containers.livenessProbe.exec”字段用于定义此类检测，它只有一个可用属性command，用于指定要执行的命令
- 定义exec探针
[root@k8s-master1 ~]# cat liveness-exec.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:labels:test: liveness-execname: liveness-exec
spec:containers:- name: liveness-exec-demoimage: busyboxargs: ["/bin/sh", "-c", "touch /tmp/healthy;sleep 60;rm -rf /tmp/healthy;sleep 600;"]livenessProbe:exec:command: ["test", "-e", "/tmp/healthy"]
[root@k8s-master1 ~]# kubectl apply -f liveness-exec.yaml
pod/liveness-exec created
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pods liveness-exec
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
liveness-exec 1/1 Running 0 18s[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pods liveness-exec
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
liveness-exec 1/1 Running 1 (25s ago) 2m35s
[root@k8s-master1 ~]# kubectl describe pods/liveness-exec---- ------ ---- ---- -------Normal Scheduled 103s default-scheduler Successfully assigned default/liveness-exec to k8s-node2Normal Pulling 103s kubelet Pulling image "busybox"Normal Pulled 89s kubelet Successfully pulled image "busybox" in 13.702289454sNormal Created 89s kubelet Created container liveness-exec-demoNormal Started 89s kubelet Started container liveness-exec-demoWarning Unhealthy 3s (x3 over 23s) kubelet Liveness probe failed:Normal Killing 3s kubelet Container liveness-exec-demo failed liveness probe, will be restartedhttp探针
基于HTTP的探测向目标容器发起一个HTTP请求，根据其响应码进行结果判定，响应码形如为2xx或3xx时表示检测通过。“spec.containers.livenessProbe.httpGet”字段用于定义此类检测，它的可用配置字段如下
- host <string>：请求的主机地址，默认为Pod IP；也可以在httpHeaders中使用“HOST:”来定义
- port <string>：请求的端口，必选字段
- httpHeaders <[Object]>：自定义的请求报文首部
- path <string>：请求的HTTP资源路径
- scheme：简历连接使用的协议，仅为HTTP或为HTTPS，默认为HTTP
案例：
- 定义http探针
[root@k8s-master1 ~]# cat liveness-http.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:labels:test: liveness-httpname: liveness-http
spec:containers:- name: liveness-http-demoimage: nginx:1.12-alpineports:- name: httpcontainerPort: 80lifecycle:postStart:exec:command: ["/bin/sh", "-c", "echo healthy > /usr/share/nginx/html/healthy"]livenessProbe:httpGet:path: /healthyport: httpscheme: HTTP
[root@k8s-master1 ~]# kubectl apply -f liveness-http.yaml
pod/liveness-http created
[root@k8s-master1 ~]# kubectl describe pods/liveness-http
.......
Containers:liveness-http-demo:Container ID: docker://082e4a9780e18a31baea22ce8bb450ff373572a76beef05ecd41c6c24c78f7a1Image: nginx:1.12-alpineImage ID: docker-pullable://nginx@sha256:db5acc22920799fe387a903437eb89387607e5b3f63cf0f4472ac182d7bad644Port: 80/TCPHost Port: 0/TCPState: RunningStarted: Wed, 18 Aug 2021 00:43:20 +0800Ready: TrueRestart Count: 0Liveness: http-get http://:http/healthy delay=0s timeout=1s period=10s #success=1 #failure=3Environment: <none>
.......
- 删除healthy文件
[root@k8s-master1 ~]# kubectl exec liveness-http -- rm -f /usr/share/nginx/html/healthy
[root@k8s-master1 ~]# curl 10.244.3.14/healthy
<html>
<head><title>404 Not Found</title></head>
<body bgcolor="white">
<center><h1>404 Not Found</h1></center>
<hr><center>nginx/1.12.2</center>
</body>
</html>
- 查看信息
[root@k8s-master1 ~]# kubectl describe pods/liveness-http
.......
Containers:liveness-http-demo:Container ID: docker://e230ae0a37c33025aa89142df4423dfd5ee250d9744ff2a875b0dfa6cb9d3dd4Image: nginx:1.12-alpineImage ID: docker-pullable://nginx@sha256:db5acc22920799fe387a903437eb89387607e5b3f63cf0f4472ac182d7bad644Port: 80/TCPHost Port: 0/TCPState: RunningStarted: Wed, 18 Aug 2021 00:48:02 +0800Last State: TerminatedReason: CompletedExit Code: 0Started: Wed, 18 Aug 2021 00:43:20 +0800Finished: Wed, 18 Aug 2021 00:48:02 +0800Ready: TrueRestart Count: 1Liveness: http-get http://:http/healthy delay=0s timeout=1s period=10s #success=1 #failure=3
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pods liveness-http
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
liveness-http 1/1 Running 2 (46s ago) 7m36s
[root@k8s-master1 ~]# curl 10.244.3.14/healthy
healthy
tcp探针
基于TCP的存活性检测用于向容器的特定端口发起TCP请求并尝试建立连接进行结果判定，连接建立成功即为通过检测。相比较来说，它比基于HTTP的探测要更高效、更节约资源，但精准度略低，毕竟连接建立成功未必意味着资源可用。“spec.containers.livenessProbe.tcpSocket”字段用于定义此类检测，它主要包含以下两个可用的属性：
- host <string>：请求连接的目标ip地址，默认为Pod IP
- port <string>：请求连接的目标端口，必选字段
案例：
- 设置tcp探针
[root@k8s-master1 ~]# cat liveness-tcp.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:labels:test: liveness-httpname: liveness-http
spec:containers:- name: liveness-http-demoimage: nginx:1.12-alpineports:- name: httpcontainerPort: 80livenessProbe:tcpSocket:port: http
容器的重启策略
在上一节中，一旦容器探测出现了问题，kubernetes就会对容器所在的Pod进行重启，其实这是由pod的重启策略决定的，pod的重启策略有 3 种，分别如下：
- Always ：容器失效时，自动重启该容器，这也是默认值。
- OnFailure ： 容器终止运行且退出码不为0时重启
- Never ： 不论状态为何，都不重启该容器
重启策略适用于pod对象中的所有容器，首次需要重启的容器，将在其需要时立即进行重启，随后再次需要重启的操作将由kubelet延迟一段时间后进行，且反复的重启操作的延迟时长以此为10s、20s、40s、80s、160s和300s，300s是最大延迟时长。
创建pod-restartpolicy.yaml：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-restartpolicynamespace: dev
spec:containers:- name: nginximage: nginx:1.17.1ports:- name: nginx-portcontainerPort: 80livenessProbe:httpGet:scheme: HTTPport: 80path: /hellorestartPolicy: Never # 设置重启策略为Never
运行Pod测试
# 创建Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-restartpolicy.yaml
pod/pod-restartpolicy created# 查看Pod详情，发现nginx容器失败
[root@k8s-master01 ~]# kubectl describe pods pod-restartpolicy -n dev
......Warning Unhealthy 15s (x3 over 35s) kubelet, node1 Liveness probe failed: HTTP probe failed with statuscode: 404Normal Killing 15s kubelet, node1 Container nginx failed liveness probe# 多等一会，再观察pod的重启次数，发现一直是0，并未重启
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-restartpolicy -n dev
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod-restartpolicy 0/1 Running 0 5min42s
Pod调度
在默认情况下，一个Pod在哪个Node节点上运行，是由Scheduler组件采用相应的算法计算出来的，这个过程是不受人工控制的。但是在实际使用中，这并不满足的需求，因为很多情况下，我们想控制某些Pod到达某些节点上，那么应该怎么做呢？这就要求了解kubernetes对Pod的调度规则，kubernetes提供了四大类调度方式：
- 自动调度：运行在哪个节点上完全由Scheduler经过一系列的算法计算得出
- 定向调度：NodeName、NodeSelector
- 亲和性调度：NodeAffinity、PodAffinity、PodAntiAffinity
- 污点（容忍）调度：Taints、Toleration
定向调度
定向调度，指的是利用在pod上声明nodeName或者nodeSelector，以此将Pod调度到期望的node节点上。注意，这里的调度是强制的，这就意味着即使要调度的目标Node不存在，也会向上面进行调度，只不过pod运行失败而已。
NodeName
NodeName用于强制约束将Pod调度到指定的Name的Node节点上。这种方式，其实是直接跳过Scheduler的调度逻辑，直接将Pod调度到指定名称的节点。
接下来，实验一下：创建一个pod-nodename.yaml文件
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-nodenamenamespace: dev
spec:containers:- name: nginximage: nginx:latestnodeName: node1 # 指定调度到node1节点上
#创建Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-nodename.yaml
pod/pod-nodename created#查看Pod调度到NODE属性，确实是调度到了node1节点上
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-nodename -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE ......
pod-nodename 1/1 Running 0 56s 10.244.1.87 node1 ...... # 接下来，删除pod，修改nodeName的值为node3（并没有node3节点）
[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete -f pod-nodename.yaml
pod "pod-nodename" deleted
[root@k8s-master01 ~]# vim pod-nodename.yaml
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-nodename.yaml
pod/pod-nodename created#再次查看，发现已经向Node3节点调度，但是由于不存在node3节点，所以pod无法正常运行
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-nodename -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE ......
pod-nodename 0/1 Pending 0 6s <none> node3 ......
NodeSelector
NodeSelector用于将pod调度到添加了指定标签的node节点上。它是通过kubernetes的label-selector机制实现的，也就是说，在pod创建之前，会由scheduler使用MatchNodeSelector调度策略进行label匹配，找出目标node，然后将pod调度到目标节点，该匹配规则是强制约束。
接下来，实验一下：
1 首先分别为node节点添加标签
[root@k8s-master01 ~]# kubectl label nodes node1 nodeenv=pro
node/node2 labeled
[root@k8s-master01 ~]# kubectl label nodes node2 nodeenv=test
node/node2 labeled
2 创建一个pod-nodeselector.yaml文件，并使用它创建Pod
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-nodeselectornamespace: dev
spec:containers:- name: nginximage: nginx:latestnodeSelector: nodeenv: pro # 指定调度到具有nodeenv=pro标签的节点上
#创建Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-nodeselector.yaml
pod/pod-nodeselector created#查看Pod调度到NODE属性，确实是调度到了node1节点上
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-nodeselector -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE ......
pod-nodeselector 1/1 Running 0 47s 10.244.1.87 node1 ......# 接下来，删除pod，修改nodeSelector的值为nodeenv: xxxx（不存在打有此标签的节点）
[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete -f pod-nodeselector.yaml
pod "pod-nodeselector" deleted
[root@k8s-master01 ~]# vim pod-nodeselector.yaml
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-nodeselector.yaml
pod/pod-nodeselector created#再次查看，发现pod无法正常运行,Node的值为none
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE
pod-nodeselector 0/1 Pending 0 2m20s <none> <none># 查看详情,发现node selector匹配失败的提示
[root@k8s-master01 ~]# kubectl describe pods pod-nodeselector -n dev
.......
Events:Type Reason Age From Message---- ------ ---- ---- -------Warning FailedScheduling <unknown> default-scheduler 0/3 nodes are available: 3 node(s) didn't match node selector.
亲和性调度
上一节，介绍了两种定向调度的方式，使用起来非常方便，但是也有一定的问题，那就是如果没有满足条件的Node，那么Pod将不会被运行，即使在集群中还有可用Node列表也不行，这就限制了它的使用场景。
基于上面的问题，kubernetes还提供了一种亲和性调度（Affinity）。它在NodeSelector的基础之上的进行了扩展，可以通过配置的形式，实现优先选择满足条件的Node进行调度，如果没有，也可以调度到不满足条件的节点上，使调度更加灵活。
Affinity主要分为三类：
- nodeAffinity(node亲和性）: 以node为目标，解决pod可以调度到哪些node的问题
- podAffinity(pod亲和性) : 以pod为目标，解决pod可以和哪些已存在的pod部署在同一个拓扑域中的问题
- podAntiAffinity(pod反亲和性) : 以pod为目标，解决pod不能和哪些已存在pod部署在同一个拓扑域中的问题
关于亲和性(反亲和性)使用场景的说明：
亲和性：如果两个应用频繁交互，那就有必要利用亲和性让两个应用的尽可能的靠近，这样可以减少因网络通信而带来的性能损耗。
反亲和性：当应用的采用多副本部署时，有必要采用反亲和性让各个应用实例打散分布在各个node上，这样可以提高服务的高可用性。
NodeAffinity
首先来看一下NodeAffinity的可配置项：
pod.spec.affinity.nodeAffinityrequiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution Node节点必须满足指定的所有规则才可以，相当于硬限制nodeSelectorTerms 节点选择列表matchFields 按节点字段列出的节点选择器要求列表matchExpressions 按节点标签列出的节点选择器要求列表(推荐)key 键values 值operator 关系符 支持Exists, DoesNotExist, In, NotIn, Gt, LtpreferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 优先调度到满足指定的规则的Node，相当于软限制 (倾向)preference 一个节点选择器项，与相应的权重相关联matchFields 按节点字段列出的节点选择器要求列表matchExpressions 按节点标签列出的节点选择器要求列表(推荐)key 键values 值operator 关系符 支持In, NotIn, Exists, DoesNotExist, Gt, Ltweight 倾向权重，在范围1-100。
关系符的使用说明:- matchExpressions:- key: nodeenv # 匹配存在标签的key为nodeenv的节点operator: Exists- key: nodeenv # 匹配标签的key为nodeenv,且value是"xxx"或"yyy"的节点operator: Invalues: ["xxx","yyy"]- key: nodeenv # 匹配标签的key为nodeenv,且value大于"xxx"的节点operator: Gtvalues: "xxx"
接下来首先演示一下requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution ,
创建pod-nodeaffinity-required.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-nodeaffinity-requirednamespace: dev
spec:containers:- name: nginximage: nginx:latestaffinity: #亲和性设置nodeAffinity: #设置node亲和性requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 硬限制nodeSelectorTerms:- matchExpressions: # 匹配nodeenv的值在["xxx","yyy"]中的标签- key: nodeenvoperator: Invalues: ["xxx","yyy"]
# 创建pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-nodeaffinity-required.yaml
pod/pod-nodeaffinity-required created# 查看pod状态 （运行失败）
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-nodeaffinity-required -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE ......
pod-nodeaffinity-required 0/1 Pending 0 16s <none> <none> ......# 查看Pod的详情
# 发现调度失败，提示node选择失败
[root@k8s-master01 ~]# kubectl describe pod pod-nodeaffinity-required -n dev
......Warning FailedScheduling <unknown> default-scheduler 0/3 nodes are available: 3 node(s) didn't match node selector.Warning FailedScheduling <unknown> default-scheduler 0/3 nodes are available: 3 node(s) didn't match node selector.#接下来，停止pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete -f pod-nodeaffinity-required.yaml
pod "pod-nodeaffinity-required" deleted# 修改文件，将values: ["xxx","yyy"]------> ["pro","yyy"]
[root@k8s-master01 ~]# vim pod-nodeaffinity-required.yaml# 再次启动
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-nodeaffinity-required.yaml
pod/pod-nodeaffinity-required created# 此时查看，发现调度成功，已经将pod调度到了node1上
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-nodeaffinity-required -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE ......
pod-nodeaffinity-required 1/1 Running 0 11s 10.244.1.89 node1 ......
接下来再演示一下requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution ,
创建pod-nodeaffinity-preferred.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-nodeaffinity-preferrednamespace: dev
spec:containers:- name: nginximage: nginx:1.17.1affinity: #亲和性设置nodeAffinity: #设置node亲和性preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 软限制- weight: 1preference:matchExpressions: # 匹配env的值在["xxx","yyy"]中的标签(当前环境没有)- key: nodeenvoperator: Invalues: ["xxx","yyy"]
# 创建pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-nodeaffinity-preferred.yaml
pod/pod-nodeaffinity-preferred created# 查看pod状态 （运行成功）
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod pod-nodeaffinity-preferred -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod-nodeaffinity-preferred 1/1 Running 0 40s
NodeAffinity规则设置的注意事项：1 如果同时定义了nodeSelector和nodeAffinity，那么必须两个条件都得到满足，Pod才能运行在指定的Node上2 如果nodeAffinity指定了多个nodeSelectorTerms，那么只需要其中一个能够匹配成功即可3 如果一个nodeSelectorTerms中有多个matchExpressions ，则一个节点必须满足所有的才能匹配成功4 如果一个pod所在的Node在Pod运行期间其标签发生了改变，不再符合该Pod的节点亲和性需求，则系统将忽略此变化
PodAffinity
PodAffinity主要实现以运行的Pod为参照，实现让新创建的Pod跟参照pod在一个区域的功能。
首先来看一下PodAffinity的可配置项：
pod.spec.affinity.podAffinityrequiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 硬限制namespaces 指定参照pod的namespacetopologyKey 指定调度作用域labelSelector 标签选择器matchExpressions 按节点标签列出的节点选择器要求列表(推荐)key 键values 值operator 关系符 支持In, NotIn, Exists, DoesNotExist.matchLabels 指多个matchExpressions映射的内容preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 软限制podAffinityTerm 选项namespaces topologyKeylabelSelectormatchExpressions key 键values 值operatormatchLabels weight 倾向权重，在范围1-100
topologyKey用于指定调度时作用域,例如:如果指定为kubernetes.io/hostname，那就是以Node节点为区分范围如果指定为beta.kubernetes.io/os,则以Node节点的操作系统类型来区分
接下来，演示下requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution,
1）首先创建一个参照Pod，pod-podaffinity-target.yaml：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-podaffinity-targetnamespace: devlabels:podenv: pro #设置标签
spec:containers:- name: nginximage: nginx:latestnodeName: node1 # 将目标pod名确指定到node1上
# 启动目标pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-podaffinity-target.yaml
pod/pod-podaffinity-target created# 查看pod状况
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-podaffinity-target -n dev
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod-podaffinity-target 1/1 Running 0 4s
2）创建pod-podaffinity-required.yaml，内容如下：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-podaffinity-requirednamespace: dev
spec:containers:- name: nginximage: nginx:1.17.1affinity: #亲和性设置podAffinity: #设置pod亲和性requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 硬限制- labelSelector:matchExpressions: # 匹配env的值在["xxx","yyy"]中的标签- key: podenvoperator: Invalues: ["xxx","yyy"]topologyKey: kubernetes.io/hostname
上面配置表达的意思是：新Pod必须要与拥有标签nodeenv=xxx或者nodeenv=yyy的pod在同一Node上，显然现在没有这样pod，接下来，运行测试一下。
# 启动pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-podaffinity-required.yaml
pod/pod-podaffinity-required created# 查看pod状态，发现未运行
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-podaffinity-required -n dev
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod-podaffinity-required 0/1 Pending 0 9s# 查看详细信息
[root@k8s-master01 ~]# kubectl describe pods pod-podaffinity-required -n dev
......
Events:Type Reason Age From Message---- ------ ---- ---- -------Warning FailedScheduling <unknown> default-scheduler 0/3 nodes are available: 2 node(s) didn't match pod affinity rules, 1 node(s) had taints that the pod didn't tolerate.# 接下来修改 values: ["xxx","yyy"]----->values:["pro","yyy"]
# 意思是：新Pod必须要与拥有标签nodeenv=xxx或者nodeenv=yyy的pod在同一Node上
[root@k8s-master01 ~]# vim pod-podaffinity-required.yaml# 然后重新创建pod，查看效果
[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete -f pod-podaffinity-required.yaml
pod "pod-podaffinity-required" deleted
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-podaffinity-required.yaml
pod/pod-podaffinity-required created# 发现此时Pod运行正常
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-podaffinity-required -n dev
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
pod-podaffinity-required 1/1 Running 0 6s <none>
关于PodAffinity的 preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution，这里不再演示。
PodAntiAffinity
PodAntiAffinity主要实现以运行的Pod为参照，让新创建的Pod跟参照pod不在一个区域中的功能。
它的配置方式和选项跟PodAffinty是一样的，这里不再做详细解释，直接做一个测试案例。
1）继续使用上个案例中目标pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -o wide --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE LABELS
pod-podaffinity-required 1/1 Running 0 3m29s 10.244.1.38 node1 <none>
pod-podaffinity-target 1/1 Running 0 9m25s 10.244.1.37 node1 podenv=pro
2）创建pod-podantiaffinity-required.yaml，内容如下：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-podantiaffinity-requirednamespace: dev
spec:containers:- name: nginximage: nginx:latestaffinity: #亲和性设置podAntiAffinity: #设置pod亲和性requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 硬限制- labelSelector:matchExpressions: # 匹配podenv的值在["pro"]中的标签- key: podenvoperator: Invalues: ["pro"]topologyKey: kubernetes.io/hostname
上面配置表达的意思是：新Pod必须要与拥有标签nodeenv=pro的pod不在同一Node上，运行测试一下。
# 创建pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-podantiaffinity-required.yaml
pod/pod-podantiaffinity-required created# 查看pod
# 发现调度到了node2上
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-podantiaffinity-required -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE ..
pod-podantiaffinity-required 1/1 Running 0 30s 10.244.1.96 node2 ..
污点和容忍
污点（Taints）
前面的调度方式都是站在Pod的角度上，通过在Pod上添加属性，来确定Pod是否要调度到指定的Node上，其实我们也可以站在Node的角度上，通过在Node上添加污点属性，来决定是否允许Pod调度过来。
Node被设置上污点之后就和Pod之间存在了一种相斥的关系，进而拒绝Pod调度进来，甚至可以将已经存在的Pod驱逐出去。
污点的格式为：key=value:effect, key和value是污点的标签，effect描述污点的作用，支持如下三个选项：
- PreferNoSchedule：kubernetes将尽量避免把Pod调度到具有该污点的Node上，除非没有其他节点可调度
- NoSchedule：kubernetes将不会把Pod调度到具有该污点的Node上，但不会影响当前Node上已存在的Pod
- NoExecute：kubernetes将不会把Pod调度到具有该污点的Node上，同时也会将Node上已存在的Pod驱离
使用kubectl设置和去除污点的命令示例如下：
# 设置污点
kubectl taint nodes node1 key=value:effect# 去除污点
kubectl taint nodes node1 key:effect-# 去除所有污点
kubectl taint nodes node1 key-
接下来，演示下污点的效果：
- 准备节点node1（为了演示效果更加明显，暂时停止node2节点）
- 为node1节点设置一个污点:
tag=eagle:PreferNoSchedule；然后创建pod1( pod1 可以 ) - 修改为node1节点设置一个污点:
tag=eagle:NoSchedule；然后创建pod2( pod1 正常 pod2 失败 ) - 修改为node1节点设置一个污点:
tag=eagle:NoExecute；然后创建pod3 ( 3个pod都失败 )
# 为node1设置污点(PreferNoSchedule)
[root@k8s-master01 ~]# kubectl taint nodes node1 tag=eagle:PreferNoSchedule# 创建pod1
[root@k8s-master01 ~]# kubectl run taint1 --image=nginx:latest -n dev
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE
taint1-7665f7fd85-574h4 1/1 Running 0 2m24s 10.244.1.59 node1 # 为node1设置污点(取消PreferNoSchedule，设置NoSchedule)
[root@k8s-master01 ~]# kubectl taint nodes node1 tag:PreferNoSchedule-
[root@k8s-master01 ~]# kubectl taint nodes node1 tag=eagle:NoSchedule# 创建pod2
[root@k8s-master01 ~]# kubectl run taint2 --image=nginx:latest -n dev
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods taint2 -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE
taint1-7665f7fd85-574h4 1/1 Running 0 2m24s 10.244.1.59 node1
taint2-544694789-6zmlf 0/1 Pending 0 21s <none> <none> # 为node1设置污点(取消NoSchedule，设置NoExecute)
[root@k8s-master01 ~]# kubectl taint nodes node1 tag:NoSchedule-
[root@k8s-master01 ~]# kubectl taint nodes node1 tag=eagle:NoExecute# 创建pod3
[root@k8s-master01 ~]# kubectl run taint3 --image=nginx:1.17.1 -n dev
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED
taint1-7665f7fd85-htkmp 0/1 Pending 0 35s <none> <none> <none>
taint2-544694789-bn7wb 0/1 Pending 0 35s <none> <none> <none>
taint3-6d78dbd749-tktkq 0/1 Pending 0 6s <none> <none> <none>
小提示：使用kubeadm搭建的集群，默认就会给master节点添加一个污点标记,所以pod就不会调度到master节点上.
容忍（Toleration）
上面介绍了污点的作用，我们可以在node上添加污点用于拒绝pod调度上来，但是如果就是想将一个pod调度到一个有污点的node上去，这时候应该怎么做呢？这就要使用到容忍。
污点就是拒绝，容忍就是忽略，Node通过污点拒绝pod调度上去，Pod通过容忍忽略拒绝
下面先通过一个案例看下效果：
- 上一小节，已经在node1节点上打上了
NoExecute的污点，此时pod是调度不上去的 - 本小节，可以通过给pod添加容忍，然后将其调度上去
创建pod-toleration.yaml,内容如下
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-tolerationnamespace: dev
spec:containers:- name: nginximage: nginx:latesttolerations: # 添加容忍- key: "tag" # 要容忍的污点的keyoperator: "Equal" # 操作符value: "eagle" # 容忍的污点的valueeffect: "NoExecute" # 添加容忍的规则，这里必须和标记的污点规则相同
# 添加容忍之前的pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED
pod-toleration 0/1 Pending 0 3s <none> <none> <none> # 添加容忍之后的pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED
pod-toleration 1/1 Running 0 3s 10.244.1.62 node1 <none>
下面看一下容忍的详细配置:
[root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod.spec.tolerations
......
FIELDS:key # 对应着要容忍的污点的键，空意味着匹配所有的键value # 对应着要容忍的污点的值operator # key-value的运算符，支持Equal和Exists（默认）effect # 对应污点的effect，空意味着匹配所有影响tolerationSeconds # 容忍时间, 当effect为NoExecute时生效，表示pod在Node上的停留时间
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