容器组_概述

参考文档：Kubernetes 官方文档 Pod Overview (opens new window) Pods (opens new window)

CKA 考试 九五折优惠申请 CKA 考试，优惠码为： Affkub95-268483 现在报名 广告

术语中英文对照：

英文全称	英文缩写	中文翻译
Pod	Pod	容器组
Container	Container	容器
Controller	Controller	控制器

什么是 Pod 容器组

Pod（容器组）是 Kubernetes 中最小的可部署单元。一个 Pod（容器组）包含了一个应用程序容器（某些情况下是多个容器）、存储资源、一个唯一的网络 IP 地址、以及一些确定容器该如何运行的选项。Pod 容器组代表了 Kubernetes 中一个独立的应用程序运行实例，该实例可能由单个容器或者几个紧耦合在一起的容器组成。

Docker 是 Kubernetes Pod 中使用最广泛的容器引擎；Kubernetes Pod 同时也支持其他类型的容器引擎。

Kubernetes 集群中的 Pod 存在如下两种使用途径：

• 一个 Pod 中只运行一个容器。"one-container-per-pod" 是 Kubernetes 中最常见的使用方式。此时，您可以认为 Pod 容器组是该容器的 wrapper，Kubernetes 通过 Pod 管理容器，而不是直接管理容器。
• 一个 Pod 中运行多个需要互相协作的容器。您可以将多个紧密耦合、共享资源且始终在一起运行的容器编排在同一个 Pod 中，可能的情况有：
  • Content management systems, file and data loaders, local cache managers 等
  • log and checkpoint backup, compression, rotation, snapshotting 等
  • data change watchers, log tailers, logging and monitoring adapters, event publishers 等
  • proxies, bridges, adapters 等
  • controllers, managers, configurators, and updaters

推荐阅读

• The Distributed System Toolkit: Patterns for Composite Containers (opens new window)
• Container Design Patterns (opens new window)

每一个 Pod 容器组都是用来运行某一特定应用程序的一个实例。如果您想要水平扩展您的应用程序（运行多个实例），您运行多个 Pod 容器组，每一个代表应用程序的一个实例。Kubernetes 中，称其为 replication（复制副本）。Kubernetes 中 Controller（控制器）负责为应用程序创建和管理这些复制的副本。

Pod 如何管理多个容器

Pod 的设计目的是用来支持多个互相协同的容器，是的他们形成一个有意义的服务单元。一个 Pod 中的多个容器很自然就可以随 Pod 被一起调度到集群中的同一个物理机或虚拟机上。Pod 中的容器可以：

• 共享资源、依赖
• 互相通信
• 相互协商何时以何种方式结束运行

提示

将多个容器运行于同一个容器组中是一种相对高级复杂的使用方法。只有在您的容器相互之间紧密耦合是，您才应该使用这种方式。例如：您可能有一个容器是 web server，用来将共享数据卷中的文件作为网站发布出去，同时您有另一个 "sidecar" 容器从远程抓取并更新这些文件。如下图所示：

某些 Pod 除了使用 app container （工作容器）以外，还会使用 init container （初始化容器），初始化容器运行并结束后，工作容器才开始启动。

Pod 为其成员容器提供了两种类型的共享资源：网络和存储

• 网络 Networking

  每一个 Pod 被分配一个独立的 IP 地址。Pod 中的所有容器共享一个网络名称空间：

  • 同一个 Pod 中的所有容器 IP 地址都相同
  • 同一个 Pod 中的不同容器不能使用相同的端口，否则会导致端口冲突
  • 同一个 Pod 中的不同容器可以通过 localhost:port 进行通信
  • 同一个 Pod 中的不同容器可以通过使用常规的进程间通信手段，例如 SystemV semaphores 或者 POSIX 共享内存

  TIP

  不同 Pod 上的两个容器如果要通信，必须使用对方 Pod 的 IP 地址 + 对方容器的端口号 进行网络通信

• 存储 Storage

  Pod 中可以定义一组共享的数据卷。Pod 中所有的容器都可以访问这些共享数据卷，以便共享数据。Pod 中数据卷的数据也可以存储持久化的数据，使得容器在重启后仍然可以访问到之前存入到数据卷中的数据。请参考 数据卷 Volume

使用 Pod 容器组

您应该尽量避免在 Kubernetes 中直接创建单个 Pod。因为在 Kubernetes 的设计中 Pod 是一个相对来说存活周期短暂，且随时会丢弃的实体。在 Pod 被创建后（您直接创建，或者间接通过 Controller 创建），将被调度到集群中的一个节点上运行。Pod 将一直保留在该节点上，直到 Pod 以下情况发生：

• Pod 中的容器全部结束运行
• Pod 被删除
• 由于节点资源不够，Pod 被驱逐
• 节点出现故障（例如死机）

TIP

请不要混淆以下两个概念：

• 重启 Pod 中的容器
• 重启 Pod

Pod 本身并不会运行，Pod 仅仅是容器运行的一个环境

Pod 本身并不能自愈（self-healing）。如果一个 Pod 所在的 Node （节点）出现故障，或者调度程序自身出现故障，Pod 将被删除；同理，当因为节点资源不够或节点维护而驱逐 Pod 时，Pod 也将被删除。Kubernetes 通过引入 Controller（控制器）的概念来管理 Pod 实例。在 Kubernetes 中，更为推荐的做法是使用 Controller 来管理 Pod，而不是直接创建 Pod。

容器组和控制器

用户应该始终使用控制器来创建 Pod，而不是直接创建 Pod，控制器可以提供如下特性：

• 水平扩展（运行 Pod 的多个副本）

• rollout（版本更新）

• self-healing（故障恢复）

  例如：当一个节点出现故障，控制器可以自动地在另一个节点调度一个配置完全一样的 Pod，以替换故障节点上的 Pod。

在 Kubernetes 中，广泛使用的控制器有：

• Deployment
• StatefulSet
• DaemonSet

控制器通过其中配置的 Pod Template 信息来创建 Pod。

Pod Template

Pod Template 是关于 Pod 的定义，但是被包含在其他的 Kubernetes 对象中（例如 Deployment、StatefulSet、DaemonSet 等控制器）。控制器通过 Pod Template 信息来创建 Pod。正是由于 Pod Template 的存在，Kuboard 可以使用一个工作负载编辑器来处理不同类型的控制器。

TIP

Pod 由控制器依据 Pod Template 创建以后，此时再修改 Pod Template 的内容，已经创建的 Pod 不会被修改。

Termination of Pods

Pod 代表了运行在集群节点上的进程，而进程的终止有两种方式：

• gracefully terminate （优雅地终止）
• 直接 kill，此时进程没有机会执行清理动作

当用户发起删除 Pod 的指令时，Kubernetes 需要：

• 让用户知道 Pod 何时被删除
• 确保删除 Pod 的指令最终能够完成

Kubernetes 收到用户删除 Pod 的指令后：

1. 记录强制终止前的等待时长（grace period）
2. 向 Pod 中所有容器的主进程发送 TERM 信号
3. 一旦等待超时，向超时的容器主进程发送 KILL 信号
4. 删除 Pod 在 API Server 中的记录

举个例子：

1. 用户通过 Kuboard 或者 kubectl 发起删除 Pod 的指令，默认 grace period （等待时长）为30秒

2. Pod 的最大存活时间被更新，超过此存活时间，将被认为是“dead”

3. Pod 的状态变更为 “Terminating”

4. （与步骤 3 同时）Kubelet 识别出 Pod 的状态是 “Terminating”并立刻开始关闭 Pod 的过程

   1. 如果 Pod 中的某个容器定义了 preStop hook，该钩子程序将被在容器内执行，如果 preStop hook 的执行超过了 grace period （等待时长），步骤二将被执行（并拥有额外的 2 秒等待时长）
   2. 向容器的主进程发送 TERM 信号

      TIP

      容器组的每一个容器并不是同一时间接受到 TERM 信号，如果容器的关闭顺序很重要，您可能需要为每一个容器都定义一个 preStop hook

5. （与步骤 3 同时）将 Pod 从 Service 的 endpoint 列表中移除（Service 不再将请求路由到该 Pod）。

6. 一旦超过 grace period（等待时长），向 Pod 中的任何仍在运行的进程发送 KILL 信号

7. Kubelet 将 Pod 从 API Server 中删除，Kuboard / kubectl 上不再显示该 Pod

默认情况下，删除 Pod 的 grace period（等待时长）是 30 秒。用户可以通过 kubectl delete 命令的选项 --grace-period=<seconds> 自己指定 grace period（等待时长）。如果您要强制删除 Pod，您必须为 kubectl delete 命令同时指定两个选项 --grace-period=0 和 --force