【云原生 | 从零开始学Kubernetes】五、Kubernetes核心技术Pod

该篇文章已经被专栏《从零开始学k8s》收录

Pod概述

Pod是K8S系统中可以创建和管理的最小单元，是资源对象模型中由用户创建或部署的最小资源对象模型，也是在K8S上运行容器化应用的资源对象，其它的资源对象都是用来支撑或者扩展Pod对象功能的，比如控制器对象是用来管控Pod对象的，Service或者Ingress资源对象是用来暴露Pod引用对象的，PersistentVolume资源对象是用来为Pod提供存储等等，K8S不会直接处理容器，而是Pod，Pod是由一个或多个container组成。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。

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 tomcat 容器，所以 pod 充当的是一个逻辑主机的角色。

Pod是Kubernetes的最重要概念，每一个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还包含一个或多个紧密相关的用户业务容器。

Pod基本概念

• 最小部署的单元
• Pod里面是由一个或多个容器组成【一组容器的集合】
• 一个pod中的容器共享网络命名空间
• Pod是短暂的
• 每个Pod包含一个或多个紧密相关的用户业务容器

Pod存在的意义

• 创建容器使用docker，一个docker对应一个容器，一个容器运行一个应用进程
• Pod是多进程设计，运用多个应用程序，也就是一个Pod里面有多个容器，而一个容器里面运行一个应用程序
• Pod的存在是为了亲密性应用
  • 两个应用之间进行交互
  • 网络之间的调用【通过127.0.0.1 或 socket】
  • 两个应用之间需要频繁调用

Pod是K8S集群中所有业务类型的基础，可以把Pod看作运行在K8S集群上的小机器人，不同类型的业务就需要不同类型的小机器人去执行。目前K8S的业务主要可以分为以下几种

• 长期伺服型：long-running
• 批处理型：batch
• 节点后台支撑型：node-daemon
• 有状态应用型：stateful application

上述的几种类型，分别对应的小机器人控制器为：Deployment、Job、DaemonSet 和 StatefulSet

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。

Pod实现机制

主要有以下两大机制

• 共享网络
• 共享存储

共享网络

Pod 是有 IP 地址的，每个 pod 都被分配唯一的 IP 地址（IP 地址是靠网络插件 calico、flannel、 weave 等分配的），POD 中的容器共享网络名称空间，包括 IP 地址和网络端口。 Pod 内部的容器可以使 用 localhost 相互通信。 Pod 中的容器也可以通过网络插件 calico 与其他节点的 Pod 通信。

容器本身之间相互隔离的，一般是通过 namespace 和 group 进行隔离，那么Pod里面的容器如何实现通信？

• 首先需要满足前提条件，也就是容器都在同一个namespace之间

关于Pod实现原理，首先会在Pod会创建一个根容器： pause容器，然后我们在创建业务容器 【nginx，redis 等】的时候，会把它添加到 info容器 中(info容器就是pause容器)

而在 info容器 中会独立出 ip地址，mac地址，port 等信息，然后实现网络的共享

完整步骤如下

• 通过 Pause 容器，把其它业务容器加入到Pause容器里，让所有业务容器在同一个名称空间中，可以实现网络共享

共享存储

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。

Pod持久化数据，专门存储到某个地方中，因为在故障转移的过程中如果数据没有了，那么损失是非常严重的。

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）。

实战：创建自主式 Pod

所谓的自主式 Pod，就是直接定义一个 Pod 资源（先在node1和node2节点上用docker拉取tomcat镜像）

[root@k8smaster~]# mkdir test
[root@k8smaster~]# cd test
[root@k8smaster~]# vim pod-tomcat.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: tomcat-test
  namespace: default
  labels:
    app:  tomcat
spec:
  containers:
  - name:  tomcat-java
    ports:
    - containerPort: 8080
    image: tomcat
    imagePullPolicy: IfNotPresent

#更新资源清单
[root@k8smaster test]# kubectl apply -f pod-tomcat.yaml
#查看 pod 是否创建成功 
[root@k8smaster test]# kubectl get pods -o wide -l app=tomcat 
NAME          READY   STATUS    RESTARTS   AGE    IP           NODE       NOMINATED NODE   READINESS GATES
tomcat-test   1/1     Running   0          3h9m   10.244.1.9   k8snode2   <none>           <none>
#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
[root@xianchaomaster1 ~]# kubectl delete pods tomcat-test 
#查看 pod 是否还在 
[root@xianchaomaster1 ~]# kubectl get pods -l app=tomcat 
#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。如果是不重要的可以重新更新资源清单（yaml文件保存好）。

实战：创建控制器管理的 Pod

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。 比如通过 Deployment 管理 Pod。

我们首先在node1和node2拉取nginx的镜像（用docker）

#创建一个资源清单文件 
[root@k8smaster test]# vim nginx-deploy.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-test
  labels:
    app: nginx-deploy
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx
        image: nginx
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - containerPort: 80

#更新资源清单文件 
[root@k8smaster test]# kubectl apply -f nginx-deploy.yaml
 
#查看 Deployment 
[root@k8smaster test]# kubectl get deploy -l app=nginx-deploy
NAME         READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx-test   2/2     2            2           119s
 
#查看 pod 
[root@k8smaster test]# kubectl get pods -o wide -l app=nginx 
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE       NOMINATED NODE   
nginx-test-84b997bfc5-6dkxx   1/1     Running   0          2m30s   10.244.2.12   k8snode    <none>           
nginx-test-84b997bfc5-z6lqm   1/1     Running   0          2m40s   10.244.2.11   k8snode    <none>           
 
#删除 nginx-test-84b997bfc5-6dkxx 这个 pod 
[root@k8smaster test]# kubectl delete pods nginx-test-84b997bfc5-6dkxx
pod "nginx-test-84b997bfc5-6dkxx" deleted
[root@k8smaster test]# kubectl get pods -o wide -l app=nginx 
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE       NOMINATED NODE 
nginx-test-84b997bfc5-6vccl   1/1     Running   0          11s     10.244.1.11   k8snode2   <none>          
nginx-test-84b997bfc5-z6lqm   1/1     Running   0          3m47s   10.244.2.11   k8snode    <none>          
 
#发现重新创建一个新的 pod 是 nginx-test-84b997bfc5-6vccl 

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，而且两个pod访问哪个结果都是一样的！

写在最后

创作不易，如果觉得内容对你有帮助，麻烦给个三连关注支持一下我！如果有错误，请在评论区指出，我会及时更改！
目前正在更新的系列：从零开始学k8s，从零开始学zabbix
感谢各位的观看，文章掺杂个人理解，如有错误请联系我指出~