云原生｜什么是Kubernetes最小单元POD？（1）

2023-11-23 15:23:10 浏览数 (1)

@七禾页话

学习永无止境，记录相伴相随！ —— 琉璃康康

前一篇云原生｜关于K8s中Ingress和Egress流量的那些事儿是一个方案，针对Ingress流量响应的方案，里边涉及到了Linux的知识点和Kubernetes的知识点。

所以打算没事儿也聊聊自己对Kubernetes一些概念的了解，正好就当自己的笔记了。

一切都有从一个豆荚开始说起，豆角（豆荚）是藤蔓上成熟的果实，如果它破裂了，豆子就洒满一地，没有了跟滕蔓衔接的桥梁了，所以豆荚是藤蔓上最小的果实单元。

POD的中文含义就是豆荚，非常形象，如同豆角之于藤蔓一样，POD也是Kubernetes这个藤蔓上的最小单元，而将POD剥开看到的是一个个Container(容器)就如同剥开豆荚看到的一颗颗豆子。

要了解POD，那就需要先了解下容器。容器是一个独立的环境，其中打包了应用程序以及其依赖环境。每个容器都有一个IP地址，它可以申请外部存储并且调用CPU和Memory系统资源等。

Kubernetes是一个通过自己的运行方式部署、扩展和管理容器化应用的编排系统，这个运行方式就是POD，所以POD是Kubernetes中的最小单元，一个POD可以包含一个或者多个容器，所以可以将POD看做是一个容纳了一个或者多个容器的盒子，但是这个盒子里至少有一个容器，不能为空。

POD的概念是抽象的，它将一个或者多个容器作为一个单元进行管理，POD所提供的功能完全看它里边的容器，所以可以说POD是一个小家庭，家庭里的各个成员是容器，各自来完成预定义的工作，然后通过家庭这个概念来融入社会这个集群。

一个POD可以从集群中获取唯一的IP，当然这个IP是动态的，当POD存在的时候，它在一个集群内部拥有唯一的IP，一旦POD消失，它所拥有的IP就被集群回收再利用了，之前说容器之间沟通也是依赖于IP，所以在Kubernetes中一个POD内部的容器使用localhost 不同端口来互相沟通，如果POD1中的容器想跟POD2中的容器通信，理论上就是两个POD之间的通信，直接使用POD的IP地址。

因此，一个POD内的容器是共享如下内容的：

  • Network Namepace（网络命名空间）: 所有容器共享localhost。
  • IPC namespace（进程间通信命名空间）: 所有容器共享IPC。
  • UTS Namespace（主机名和域名命名空间）: 所有的容器共享一个hostname。

但是一个POD内的容器也必然要互相区分的：

  • 默认情况下，PID 命名空间 不共享，但 kubernetes 提供了选项，可使用 在 Pod 内的容器之间启用进程共享shareProcessNamespace 选项。
  • 存储不共享，每一个容器都拥有他们自己的文件系统和目录，但是是通过POD统一申请一或多个Volume。

简而言之地概括一下：

  • Pod 是 Kubernetes 中最小的可部署单元。
  • Pod 本质上是短暂的；它们可以被创建、删除和更新。
  • 一个 Pod 可以有多个容器；一个 Pod 内可以运行的容器数量没有限制。
  • 每个 Pod 都有唯一的 IP 地址。
  • Pod 使用 IP 地址相互通信。
  • Pod 内的容器使用localhost 不同的端口进行连接。
  • Pod 内运行的容器应具有不同的端口号，以避免端口冲突。
  • 可以为 Pod 内运行的每个容器设置 CPU 和内存资源。
  • Pod 内的容器共享相同的卷挂载。
  • Pod 内的所有容器都必须在同一个节点上；它不能跨越多个节点。
  • 如果有多个容器，则在 Pod 启动期间，所有主容器都会并行启动。而 pod 内的 init 容器按顺序运行。

简单了解了POD之后，那么如何定义和部署一个POD呢？

POD是Kubernetes原生的概念，需要通过yaml对其声明，然后可以直接使用kubectl来创建。

以下是创建NginxWeb服务器Pod的PodYAML的简单示例：

代码语言：javascript复制
##左右滑动
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: web-server-pod
  labels:
    app: web-server
    environment: production
  annotations:
    description: This pod runs the web server
spec:
  containers:
  - name: web-server
    image: nginx:latest
    ports:
    - containerPort: 80

参数

含义

apiVersion

定义POD的api版本，不同k8s版本导致api版本不一 ,可以通过kubectl api-resources查看

kind

类型，K8s的资源类型，可以通过kubectl api-resources查看

metadata

metadata用于唯一标识和描述POD，包括POD的名字、所属的namespace、注释（annotations）以及Label（标签）等

spec

在spec下定义POD所需要状态内容，比如对Container的描述，包括了容器的名字，镜像，对外开放的端口，容器的资源等等内容

这是非常小的一个例子，一个POD的yaml下有很多可以定义的参数，对于开发者来说需要查看官方资料来定义自己产品需要的参数。

那么如何创建Pod呢？当使用yaml的时候非常简单，直接使用kubectl apply/create -f <POD的yaml文件名>即可。

当然也可以将yaml的内容放到kubectl里来创建Pod：

代码语言：javascript复制
@@左右滑动
ubuntu@VM-16-3-ubuntu:~$ kubectl get pod
No resources found in default namespace.
ubuntu@VM-16-3-ubuntu:~$ sudo docker image list
REPOSITORY                           TAG       IMAGE ID       CREATED        SIZE
nginx                                1.25.0    7d3c40f240e1   5 months ago   143MB
ubuntu@VM-16-3-ubuntu:~$ kubectl run web-server-pod 
  --image=nginx:1.25.0 
  --restart=Never 
  --port=80 
  --labels=app=web-server,environment=production 
  --annotations description="This pod runs the web server"
pod/web-server-pod created
ubuntu@VM-16-3-ubuntu:~$ kubectl get pod
NAME             READY   STATUS              RESTARTS   AGE
web-server-pod   0/1     ContainerCreating   0          3s
ubuntu@VM-16-3-ubuntu:~$ 
ubuntu@VM-16-3-ubuntu:~$ kubectl get pod web-server-pod -o wide
NAME             READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE             NOMINATED NODE   READINESS GATES
web-server-pod   1/1     Running   0          52s   10.42.0.111   vm-16-3-ubuntu   <none>           <none>
ubuntu@VM-16-3-ubuntu:~$

如果想了解已经创建的POD的详细信息，可以使用kubectl describe pod <pod name> -n <pod所在的namespace>来查看：

下图是一张由describe命令显示POD重要信息的关系图：

@七禾页话

如何删除POD呢？

如果是使用kubectl run的命令创建的POD，需要用kubectl delete pod <pod name> -n <namespace>来删除:

代码语言：javascript复制
@@左右滑动
ubuntu@VM-16-3-ubuntu:~$ kubectl get pod
NAME             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web-server-pod   1/1     Running   0          11m
ubuntu@VM-16-3-ubuntu:~$ kubectl delete pod web-server-pod
pod "web-server-pod" deleted
ubuntu@VM-16-3-ubuntu:~$ kubectl get pod
No resources found in default namespace.
ubuntu@VM-16-3-ubuntu:~$

如果是使用kubectl apply/create -f <POD的yaml文件名>创建的POD，可以使用kubectl delete pod <pod name> -n <namespace>或者kubectl delete -f <POD的yaml文件名>删除。

在使用yaml创建POD的时候很难记住所有的参数，查阅官网很多时候也是大海捞针，那么怎么办呢？Kubernetes已经想到并给出了解决方案，就是使用–dry-run参数来创建yaml：

代码语言：javascript复制
@@左右滑动
ubuntu@VM-16-3-ubuntu:~$ kubectl run nginx-pod --image=nginx:1.25.0 --dry-run=client -o yaml > nginx-pod.yaml
ubuntu@VM-16-3-ubuntu:~$ ls -l nginx-pod.yaml 
-rw-rw-r-- 1 ubuntu ubuntu 251 Nov 19 21:06 nginx-pod.yaml
ubuntu@VM-16-3-ubuntu:~$ cat nginx-pod.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    run: nginx-pod
  name: nginx-pod
spec:
  containers:
  - image: nginx:1.25.0
    name: nginx-pod
    resources: {}
  dnsPolicy: ClusterFirst
  restartPolicy: Always
status: {}

以上，有想法欢迎留言来聊！

ubuntu 容器 kubernetes 集群 云原生

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