Kubernetes | 资源清单

资源分类

名称空间级别

仅在此名称空间下生效

• 工作负载型资源（workload）
  • Pod：K8S中最小组成部分，共享网络栈、存储卷
  • ReplicaSet：控制器，通过标签控制Pod的副本数目
  • Deployment：控制器，通过控制RS的创建去创建Pod
  • StatefulSet：对有状态服务建立的管理器
  • DaemonSet：可以再每一个节点都运行一个Pod的组件
  • Job：工作
  • CronJob：轮询工作
  • ReplicationController（在 v1.11 版本被废弃 )
• 服务发现及负载均衡型资源（ServiceDiscovery LoadBalance）
  • Service：SVC
  • Ingress
  • …
• 配置与存储型资源
  • Volume（存储卷）：给Pod提供一个可持久化的能力
  • 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）：通过修改配置文件达到热更新
  • Secret（保存敏感数据）：保存密码文件、秘钥
  • DownwardAPI（把外部环境中的信息输出给容器）：通过下载文件接口，调用里面的数据

集群级资源

在整个集群中都可见，可以被调用

• Namespace：名称空间
• Node：节点
• Role
• ClusterRole
• RoleBinding
• ClusterRoleBinding

元数据型资源

根据指标进行对应的操作

• HPA
• PodTemplate
• LimitRange：资源限制

资源清单

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 文件我们称为资源清单

yaml文件使用

简单说明

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，但为了强调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

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
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

字符串、布尔值、整数、浮点数、Null
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
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
str: 这是一行字符串

# 表示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'

# 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
s1: | 
  Foo
 
s2: |+
  Foo
 
s3: |-
  Foo

字段解释

必须存在的属性

主要对象

额外的参数

资源清单使用

资源清单格式

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

资源清单的常用命令

获取 apiversion 版本信息

# kubectl api-versions

# admissionregistration.k8s.io/v1beta1
# apiextensions.k8s.io/v1beta1
# apiregistration.k8s.io/v1
# apiregistration.k8s.io/v1beta1
# apps/v1
......(以下省略)

获取资源的 apiVersion 版本信息

# kubectl explain pod

# KIND:     Pod
# VERSION:  v1
# .....(以下省略)


# kubectl explain Ingress

# KIND:     Ingress
# VERSION:  extensions/v1beta1

获取字段设置帮助文档

# kubectl explain pod

# KIND:     Pod
# VERSION:  v1

# DESCRIPTION:
#   Pod is a collection of containers that can run on a host.
#   This resource is created by clients and scheduled onto hosts.
 
# FIELDS:
#   apiVersion    <string>
  .......

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

通过定义清单文件创建 Pod

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-demo
  namespace: default
  labels:
    app: myapp
spec:
  containers:
    - name: myapp-1
      image: hub.atguigu.com/library/myapp:v1
    - name: busybox-1
      image: busybox:latest
      command:
      - "/bin/sh"
      - "-c"
      - "sleep 3600"

# 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
kubectl get pod xx.xx.xx -o yaml

容器生命周期

Init容器

#### 介绍

• 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

作用

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
• 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。

测试

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp-pod
  labels:
    app: myapp
spec:
  containers:
  - name: myapp-container
    image: busybox
    command: ['sh','-c','echo The app is running! && sleep 3600']
  initContainers:
  - name: init-myservice
    image: busybox
    command: ['sh','-c','until nslookup myservice; do echo waiting for myservice; sleep 2;done;']
  - name: init-mydb
    image: busybox
    command: ['sh','-c','until nslookup mydb; do echo waiting for mydb; sleep 2; done;']

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: myservice
spec:
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376

---
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: mydb
spec:
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9377

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（pause）之后启动。每个容器必须在下一个容器启动之前成功退出
• 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
• Init容器具有应用容器的所有字段。除了readinessProbe，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

什么是探针

• 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
• 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

实例

检测探针 - 就绪检测

readinessProbe-httpget

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: readiness-httpget-pod
  namespace: default
spec:
  containers:
  - name: readiness-httpget-container
    image: wangyanglinux/myapp:v1
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    readinessProbe:
      httpGet:
      port: 80
      path: /index1.html
    initialDelaySeconds: 1
    periodSeconds: 3

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: hub.atguigu.com/library/busybox
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    command: ["/bin/sh","-c","touch /tmp/live; sleep 60; rm -rf /tmp/live; sleep3600"]
    livenessProbe:
      exec:
        command: ["test","-e","/tmp/live"]
      initialDelaySeconds: 1
      periodSeconds: 3

livenessProbe-httpget

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
    ports:
    - name: http
      containerPort: 80
    livenessProbe:
      httpGet:
        port: http
        path: /index.html
      initialDelaySeconds: 1
      periodSeconds: 3
      timeoutSeconds: 10

livenessProbe-tcp

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: probe-tcp
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: hub.atguigu.com/library/myapp:v1
    livenessProbe:
      initialDelaySeconds: 5
      timeoutSeconds: 1
      tcpSocket:
        port: 8080

start/stop/相位

Podhook

• Podhook（钩子）是由Kubernetes管理的kubelet发起的
• 当容器中的进程启动前或者容器中的进程终止之前运行，这是包含在容器的生命周期之中
• 可以同时为Pod中的所有容器都配置hook
• Hook的类型包括两种
  • exec：执行一段命令
  • HTTP：发送HTTP请求

相位

• PodphasePod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
• phase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

状态示例

• Pod 中只有一个容器并且正在运行，容器成功退出
  • 记录事件完成
  • 如果 restartPolicy 为
    • Always：重启容器；Pod phase 仍为 Running
    • OnFailure：Pod phase 变成 Succeeded
    • Never：Pod phase 变成 Succeeded
• Pod 中只有一个容器并且正在运行，容器退出失败
  • 记录失败事件
  • 如果 restartPolicy 为
    • Always：重启容器；Pod phase 仍为 Running
    • OnFailure：重启容器；Pod phase 仍为 Running
    • Never：Pod phase 变成 Failed
• Pod 中有两个容器并且正在运行，容器1退出失败
  • 记录失败事件
  • 如果 restartPolicy 为
    • Always：重启容器；Pod phase 仍为 Running
    • OnFailure：重启容器；Pod phase 仍为 Running
    • Never：不重启容器；Pod phase 仍为 Running
  • 如果有容器1没有处于运行状态，并且容器2退出
    • 记录失败事件
    • 如果 restartPolicy 为
      • Always：重启容器； Pod phase 仍为 Running
      • OnFailure：重启容器； Pod phase 仍为 Running
      • Never：Pod phase 变成 Failed
• Pod 中只有一个容器并处于运行状态，容器运行时内存超出限制
  • 容器以失败状态终止
  • 记录 OOM 事件
  • 如果 restartPolicy 为
    • Always：重启容器；Pod phase 仍为 Running
    • OnFailure：重启容器；Pod phase 仍为 Running
    • Never: 记录失败事件；Pod phase 仍为 Failed
• Pod 正在运行，磁盘故障
  • 杀掉所有容器，记录适当事件
  • Pod phase 变成 Failed
  • 如果使用控制器来运行，Pod 将在别处重建
• Pod 正在运行，其节点被分段
  • 节点控制器等待直到超时
  • 节点控制器将 Pod phase 设置为 Failed
  • 如果是用控制器来运行，Pod 将在别处重建

启动、退出动作

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: lifecycle-demo
spec:
  containers:
  - name: lifecycle-demo-container
    image: nginx
    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"]

---