Kubernetes 资源清单与Pod生命周期

资源清单就等同于一个剧本，

• K8s中的资源
• 资源清单
• 常用字段解释说明
• 容器生命周期

什么是资源？
K8s中所有的内容都抽象为资源，资源实例化之后，叫做对象

资源类型

集群资源分类

• 名称空间级别：只在此名称级别下生效。例如k8s本身的系统组件是放在它本身的kube-system下的，因此我们在执行kubectl get pod -n default指令时就看不见系统本身的组件。
• 集群级别：role （全局中查询可见和调用）不管在什么名称空间下，我在全局查询的过程中都可以看到，也就是说我们在定义的时候不指定集群，给他赋予一个全局访问的权限。
• 元数据型： 给我们提供一个指标，通过指标进行操作

名称空间级别

• 工作负载型资源(workload)：Pod、ReplicaSet、Deployment、StatefulSet、DaemonSet、Job、CronJob(ReplicationController在v1.11版本被废弃
• 服务发现及负载均衡型资源(ServiceDiscoveryLoadBalance):Service、Ingress、…
• 配置与存储型资源：Volume(存储卷)、CSI(容器存储接口,可以扩展各种各样的第三方存储卷)
• 特殊类型的存储卷：ConfigMap(当配置中心来使用的资源类型)、Secret(保存敏感数据)、DownwardAPI(把外部环境中的信息输出给容器)

Pod是K8s中最小组成部分
控制器类型
ReplicaSet就是RS（管理Pod的创建，通过标签选择去控制pod的副本数目）
Deployment（控制器，通过控制RS去创建Pod）
StateFulSet（为了解决有状态服务问题，拥有稳定的持久化存储和稳定的网络标识）
DaemonSet（DaemonSet确保全部或者一些Node 上运行一个 Pod 的副本）
Job/CronJob（适用于处理批处理任务）

集群级资源
Namespace、Node、Role、ClusterRole、RoleBinding、ClusterRoleBinding

元数据型资源
HPA、PodTemplate（pod模板）、LimitRange（资源限制）

YAML格式

资源清单含义：在k8s中，一般使用yaml格式的文件来创建符合我们预期期望的pod，这样的yaml文件我们一般称为资源清单

yaml是一个可读性高，用来表达数据序列的格式。YAML的意思其实是：仍是一种标记语言，但为了敲掉这种语言以数据做为中心，而不是以标记语言为重点

基本语法

• 缩进时不允许使用Tab键，只允许使用空格
• 缩进的空格数目不重要，只要相同层级的元素左侧对齐即可
• #标识注释，从这个字符一直到行尾，都会被解释器忽略

YAML支持的数据结构

• 对象：键值对的集合，又称为映射（mapping）/哈希（hashes）/字典（dictionary）
• 数组：一组按次序排列的值，又称为序列（sequence）/列表（list）
• 纯量（scalars）：单个的，不可再分的值

对象类型：对象的一组键值对，使用冒号结构表示

name: Steve
age: 18

Yaml也允许另一种写法，将所有键值对写成一个行内对象

hash: {
    
     name: Steve,age: 18}

数组类型：一组连词线开头的行，构成一个数组

animal
- Cat
- Dog

数组也可以采用行内表示法

animal: [Cat,Dog]

复合结构：对象和数组可以结合使用，形成复合结构

```bash
languages:
- Ruby
- Perl
- Python
websites:
YAML: yaml.org
Ruby: ruby-lang.org
Python: python.org
Perl: use.perl.org

纯量：纯量是最基本的，不可再分的值。以下数据类型都属于纯量

1 字符串 布尔值 整数 浮点数 Null 
2 时间 日期

数值直接以字面量的形式表示
number: 12.30

布尔值用true和false表示
isSet: true

null用 ~ 表示，不写也代表是null
parent: ~

时间采用 ISO8601 格式
iso8601: 2001‐12‐14t21:59:43.10‐05:00

日期采用复合 iso8601 格式的年、月、日表示
date: 1976‐07‐31

YAML 允许使用两个感叹号，强制转换数据类型
e: !!str 123
f: !!str true

字符串
字符串默认不使用引号表示

str: 这是一行字符串

如果字符串之中包含空格或特殊字符，需要放在引号之中

str: '内容： 字符串'

单引号和双引号都可以使用，双引号不会对特殊字符转义

s1: '内容\n字符串'
s2: "内容\n字符串"

单引号之中如果还有单引号，必须连续使用两个单引号转义

str: 'labor''s day'
输出 labor's day

字符串可以写成多行，从第二行开始，必须有一个单空格缩进。换行符会被转为 空格

str: 这是一段
  多行
  字符串

多行字符串可以使用|保留换行符，也可以使用>折叠换行

this: |
Foo
Bar
that: >
Foo
Bar

+表示保留文字块末尾的换行，- 表示删除字符串末尾的换行。多行文字情况

s1: |
  Foo

s2: |+
  Foo

s3: |‐
  Foo

常用字段解释

1、必须属性（定义pod，输写yaml时必须存在的属性）

2、主要对象类型（有的可不写，有默认值）
image 定义要用到的镜像名称需要自己写

---

3、额外的参数项

帮助：kubectl explain pod
kubectl explain pod.apiVersion

4、字段配置格式

apiVersion <string> #表示字符串类型
metadata <Object> #表示需要嵌套多层字段
labels <map[string]string> #表示由k:v组成的映射
finalizers <[]string> #表示字串列表
ownerReferences <[]Object> #表示对象列表
hostPID <boolean> #布尔类型
priority <integer> #整型
name <string> -required- #如果类型后面接 -required-，表示为必填字段

kubectl get pod xx.xx.xx -o yaml

<!--使用 -o 参数加 yaml，可以将资源的配置以 yaml的格式输出出来，也可以使用json，输出为json格式-->

资源清单举例

1、注释

apiVersion: group/apiversion # 如果没有给定 group 名称，那么默认为 core，可以使用 kubectl

api-versions # 获取当前 k8s 版本上所有的 apiVersion 版本信息( 每个版本可能不同 )
kind:       #资源类别
metadata： #资源元数据 
	name 
	namespace 
	lables 
annotations # 主要目的是方便用户阅读查找

spec:  # 期望的状态（disired state）
	status： # 当前状态，本字段有 Kubernetes 自身维护，用户不能去定义

2、❤新建一个pod.举例

vim  pod.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp-pod
  labels:
    app: myapp
    version: v1
spec:
  containers:
  - name: app
    image: hub.atguigu.com/library/myapp:v1

创建资源对象：kubectl apply -f pod.yaml （apply是没有则创建，有则更新）
kubectl get pod

查看描述资源对象详情：kubectl describe pod myapp-pod
查看容器日志：kubectl logs myapp-pod -c app
（如果一个容器的话不用-c指定，多个容器的话需要-c指定）

删除资源对象：kubectl delete pod myapp-pod
创建资源对象：kubectl create -f pod.yaml
查看资源对象：kubectl get pod -o wide

curl 10.244.2.5/hostname.html

pod生命周期

pod创建的时候，经历了哪些过程？

首先kubectl向kubeapi接口发送指令后，kubeapi会调度到Kubelet（这过程通过etcd存储），Kubelet去操作CRI，CRI完成容器的初始化，在初始化的过程中会先启动一个Pause的基础容器（负责网络以及存储卷共享），然后进行多个init C初始化，进入Main C 主容器运行，Main C退出时可执行STOP，执行完整个Pod生命周期结束。

readlines为什么不是顶头，靠左端？因为允许定义在容器运行多少秒以后再进行探测

readlines：根据命令、TCP连接、HTTP协议获取状态，判断这个服务是否已可用，如果可用再把运行状态改成Running，能暴露出去提供外网访问

Liveness：它会伴随整个Main C主容器的生命周期，当主容器里面的进程跟Liveness探测出现不一致的情况时，主容器有问题不能正常提供外网访问，然后就执行重启或删除命令。

initC

Pod能够具有多个容器，应用运行在容器里面，但是它也可能有一个或多个先于应用容器启动的Init容器

Init容器与普通的容器非常像，除了如下两点：

• 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，Kubernetes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restartPolicy为Never，它不会重新启动

因为Init容器具有与应用程序容器分离的单独镜像，所以它们的启动相关代码具有如下优势：

• 它们可以包含并运行实用工具，但是出于安全考虑，是不建议在应用程序容器镜像中包含这些实用工具的，因此可以再Init C初始化过程中，提前创建出来，然后Main C可以不包含这些文件，又可以通过init C引用
• 它们可以包含使用工具和定制化代码来安装，但是不能出现在应用程序镜像中。例如，创建镜像没必要FROM另一个镜像，只需要在安装过程中使用类似sed、awk、python或dig这样的工具。
• 应用程序镜像可以分离出创建和部署的角色，而没有必要联合它们构建一个单独的镜像。
• Init容器使用LinuxNamespace，所以相对应用程序容器来说具有不同的文件系统视图。因此，它们能够具有访问Secret的权限，而应用程序容器则不能。
• 它们必须在应用程序容器启动之前运行完成，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，直到满足了一组先决条件。

init C还可以用于探测mysql是否正常，如果正常则退出init容器，启动Apache。
而不会因为Apache+PHP启动稍微快一点，mysql延迟启动导致整个pod不断重启。
（针对依赖性比较强的服务而言）

init 容器实例

init 模板

1、docker pull busybox # 在node01、02运行
2、vim init-pod.yaml  # 在master编辑
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp-pod
  labels:
    app: myapp
spec: # 详细描述信息
  containers:
  - name: myapp-container  # 运行一个pod，pod里有一个容器叫myapp-container
    image: busybox  # myapp-container使用了busybox镜像，它是封装了很多小工具的一个镜像
    command: ['sh','-c','echo The app is running! && sleep 3600'] # 输出一句话之后，容器在6分钟内不会退出
  initContainers: # 定义了一组初始化容器initC，有两个init容器
  - name: init-myservice
    image: busybox
    command: ['sh','-c','until nslookup myservice; do echo waiting for myservice; sleep 2;done;'] # nslookup解析成功则退出，不成功输出一段话休眠2秒再第二次循环
  - name: init-mydb
    image: busybox
    command: ['sh','-c','until nslookup mydb; do echo waiting for mydb; sleep 2; done;']  # nslookup mydb的svc

①vim init-pod.yaml
②kubectl delete deployment --all
kubectl delete pod --all
③kubectl create -f init-pod.yaml

处于init:0/2，查看为什么
kubectl describe pod myapp-pod
kubectl logs myapp-pod -c init-myservice 看初始化进程日志
解析不成功

创建svc

3、service可以简称svc，一旦有svc,那么k8s集群内部的dns就会把svc解析为ip
 创建service,

（1）vim myservice.yaml
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: myservice
spec: # 详细描述信息
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376

（2）vim mydb.yaml
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: mydb
spec: 
  ports: 
    - protocol: TCP
      port: 80 
      targetPort: 9377

kubectl create -f myservice.yaml
kubectl create -f mydb.yaml
kubectl get pod
kubectl get svc
kubectl descirbe pod myapp-pod

myservice的svc创建以后，会被本机集群的kube-system的dns解析成ip

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补充：如果直接删除delete pod --all，它会根据deployment机制，不断的重建

因此要先删除deployment
kubectl delete deployment --all
kubectl delete pod --all
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init特殊说明

• 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(网络和数据卷初始化是在Pause中完成的)
• 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Pod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。kubectl edit pod myapp-pod
• Init容器具有应用容器的所有字段。除了readinessProbe（就绪检测），因为Init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

探针

探针并不是由主服务器发起的，而是由每一个node所在的kubelet去完成检测，这样的话，主调度的压力会更小。

探针是由kubelet对容器执行的定期诊断。要执行诊断，kubelet调用由容器实现的Handler。有三种类型的处理程序：

ExecAction：在容器内执行指定命令。如果命令退出时返回码为0则认为诊断成功。
TCPSocketAction：对指定端口上的容器的IP地址进行TCP检查。如果端口打开，则诊断被认为是成功的。
HTTPGetAction：对指定的端口和路径上的容器的IP地址执行HTTPGet请求。如果响应的状态码大于等于200且小于400，则诊断被认为是成功的

每次探测都将获得以下三种结果之一：

成功：容器通过了诊断。
失败：容器未通过诊断。
未知：诊断失败，因此不会采取任何行动

探测方式

• livenessProbe：指示容器是否正在运行。如果存活探测失败，则kubelet会杀死容器，并且容器将受到其重启策略的影响。如果容器不提供存活探针，则默认状态为Success（会随着容器的生命周期一直存在）
  （liveness会跟随整个容器的生命周期，liveness启动到pod结束）

• readinessProbe：指示容器是否准备好服务请求。如果就绪探测失败，端点控制器将从与Pod匹配的所有Service的端点中删除该Pod的IP地址。初始延迟之前的就绪状态默认为Failure。如果容器不提供就绪探针，则默认状态为Success
  （readiness检查成功以后，Main C才能宣布对外访问）

pod 探测

检测探针 - 就绪检测

redinessProbe-httpget
read.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: readiness-httpget-pod
  namespace: default
spec:
  containers:
  - name: readiness-httpget-container
    image: hub.atguigu.com/library/myapp:v1
    imagePullPolicy: IfNotPresent # 如果有就不下载
    readinessProbe: # 就绪检测方案
      httpGet:
        port: 80
        path: /index1.html
      initialDelaySeconds: 1
      periodSeconds: 3

kubectl create -f read.yaml
kubectl get pod
可以发现STATUS是running的，但没ready
kubectl describe pod readiness-httpget-pod，发现404失败，因为没有上面定义的index1.html

kubectl exec readiness-httpget-pod -it -- /bin/bash
进入到pod容器内部，如果只有一个容器，无需指定容器名称，如果多个，就需要 -c containerName。 -it代表打开交互， – /bin/sh 为固定格式

检测探针 - 存活检测

livenessProbe-exec

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: liveness-exec-pod
  namespace: default
spec:
  containers:
  - name: liveness-exec-container
    image: busybox  
    imagePullPolicy: IfNotPresent # 如果有就不下载。即使默认为lastest，也不会从远程下载
    command: ["/bin/sh","-c","touch /tmp/live ; sleep 60; rm -rf /tmp/live;sleep 3600"]
    livenessProbe:
      exec:
        command: ["test","-e","/tmp/live"]  # 检测文件是否存在，如果存在返回0
      initialDelaySeconds: 1 # 延时1秒，容器启动1秒以后才开始liveness
      periodSeconds: 3 # 重试循环时间3秒

kubectl get pod -w

首先容器启动会创造/tmp/live，60秒前，文件存在。60秒后，文件就不存在了。
然后test检测不了，就把容器干掉。那么pod对应的容器死亡，pod就要重启，全部流程又走一遍。

kubectl delete pod --all

livenessProbe-httpget
vim live-http.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: liveness-httpget-pod
  namespace: default
spec:
  containers:
  - name: liveness-httpget-container
    image: hub.atguigu.com/library/myapp:v1
    imagePullPolicy: IfNotPresent # 如果有就不下载。即使默认为lastest，也不会从远程下载
    ports:
    - name: http
      containerPort: 80
    livenessProbe:
      httpGet:
        port: http
        path: /index.html   # 测试文件是否能正常访问
      initialDelaySeconds: 1 # 延时1秒，容器启动1秒以后才开始liveness
      periodSeconds: 3 # 重试循环时间3秒
      timeoutSeconds: 10 # 最大超时10秒，超出这个时间代表失败

进入容器把文件干掉，测试情况，发现404，然后重启次数为2。
探针检测异常，liveness执行不成功，会把容器退出，然后pod重启（因为默认的重启策略是always）

livenessProbe-httpget
vim live-probe.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: probe-tcp
spec:
  containers:
  - name: liveness-httpget-container
    image: hub.atguigu.com/library/myapp:v1
    livenessProbe:
      initialDelaySeconds: 5 # 延时5秒，容器启动1秒以后才开始liveness
      timeoutSeconds: 1 # 最大超时1秒，超出这个时间代表失败
      tcpSocket:
        port: 8080 #因为80是nginx端口，8080端口没搭理，超时1秒表示检测失败
      periodSeconds: 3

综合就绪与存活

vim live-http.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: liveness-httpget-pod
spec:
  containers:
  - name: liveness-httpget-container
    image: hub.atguigu.com/library/myapp:v1
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - name: http
      containerPort: 80
    readinessProbe: # 就绪检测方案
      httpGet:
        port: 80
        path: /index1.html
      initialDelaySeconds: 1
      periodSeconds: 3
    livenessProbe: # 存活检测
      httpGet:
        port: http
        path: /index.html   # 测试文件是否能正常访问
      initialDelaySeconds: 1 # 延时1秒，容器启动1秒以后才开始liveness
      periodSeconds: 3 # 重试循环时间3秒
      timeoutSeconds: 10 # 最大超时10秒，超出这个时间代表失败

kubectl apply -f live-http.yaml
kubectl get pod
可发现是running，但不是ready状态。

kubectl exec liveness-httpget-pod -it – /bin/sh
创建index1.html，退出。
kubectl get pod查看发觉已经ready了

kubectl exec liveness-httpget-pod -it – rm -rf /usr/share/nginx/html/index.html
因为存活检测里，要求index.html存在，探针检测异常，liveness执行不成功，会把容器退出，然后pod重启（因为默认的重启策略是always）
重启后，就绪检测也要重新执行，index1.html也不存在，所以ready是0/1

START与STOP

启动、退出动作。如果是数据库的话，可以在退出的时候进行备份，保存到某个路径。

post.yam

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:  
  name: lifecycle-demo
spec:  
  containers:  
  - name: lifecycle-demo-container    
    image: hub.atguigu.com/library/myapp:v1
    lifecycle:      
      postStart:        
        exec:          
          command: ["/bin/sh", "-c", "echo Hello from the postStart handler >/usr/share/message"]      
      preStop:        
        exec:
          command: ["/bin/sh", "-c", "echo Hello from the poststop handler >/usr/share/message"]

kubectl exec lifecycle-demo -it – /bin/sh

Podhase

Pod的status字段是一个PodStatus对象，PodStatus中有一个phase字段。
Pod的相位（phase）是Pod在其生命周期中的简单宏观概述。该阶段并不是对容器或Pod的综合汇总，也不是为了做为综合状态机
Pod相位的数量和含义是严格指定的。除了本文档中列举的状态外，不应该再假定Pod有其他的phase值

Podphase可能存在的值

• 挂起（Pending）：Pod已被Kubernetes系统接受，但有一个或者多个容器镜像尚未创建。等待时间包括调度Pod的时间和通过网络下载镜像的时间，这可能需要花点时间
• 运行中（Running）：该Pod已经绑定到了一个节点上，Pod中所有的容器都已被创建。至少有一个容器正在运行，或者正处于启动或重启状态
• 成功（Succeeded）：Pod中的所有容器都被成功终止，并且不会再重启
• 失败（Failed）：Pod中的所有容器都已终止了，并且至少有一个容器是因为失败终止。也就是说，容器以非0状态退出或者被系统终止
• 未知（Unknown）：因为某些原因无法取得Pod的状态，通常是因为与Pod所在主机通信失败

小Tips：
kubectl delete deployment --all 删除所有deployment
kubectl delete pod --all 删除所有pod
版本最好不用latest;因为现在和以后的最新版本不一样