【运维干货分享】实际例子来解释什么是kubernetes中的pod

在本文章中，我通过实际示例和用例详细介绍了 Kubernetes pod 概念。

所以如果你想了解，

那么本文章适合你。

本文章的目的是让你理解 pod 的构建块，并实际实现部署 pod 并访问在其上运行的应用程序。

此外，还有许多与 Pod 对象相关的概念。因此，我已经提供了与 Pod 相关的所有信息和概念，以进一步构建你学到的基础知识。

注意：在开始探索 Kubernetes Pod 之前，请确保你对 概念有深入的理解。

什么是 Kubernetes Pod？

在深入了解 Kubernetes Pod 概念之前，让我们先了解一下容器。

众所周知，容器是一个独立的环境，我们在其中打包应用程序及其依赖项。通常，容器运行单个进程（尽管有一些方法可以运行多个进程）。每个容器都有一个 IP 地址，并且可以附加卷并控制 CPU 和内存资源等。所有这些都是通过命名空间和控制组的概念实现的。

Kubernetes 是一个容器编排系统，用于部署、扩展和管理容器化应用程序，它有自己的容器运行方式。我们称它为豆荚。Pod 是 Kubernetes 中最小的可部署单元，代表应用程序的单个实例。

例如，如果要运行 Nginx 应用程序，则可以在 pod 中运行它。

那么它与容器有何不同呢？

容器是一个单独的单元。但是，一个 Pod 可以包含多个容器。你可以将 Pod 视为一个可以将一个或多个容器放在一起的盒子。

Pod 提供了更高级别的抽象，允许你将多个容器作为一个单元进行管理。在这里，Pod 获得的不是每个容器都有一个 IP 地址，而是获得一个唯一的 IP 地址，并且在 Pod 内部运行的容器使用 localhost 在不同的端口上相互连接。

这意味着 Kubernetes Pod 内的容器共享以下内容

Pod 内的容器之间不共享哪些内容？

简而言之，以下是你应该了解的有关 pod 的信息：

Pod YAML（对象定义）

现在我们已经对 Pod 有了基本的了解，让我们来看看我们如何定义 Pod。Pod 是原生的 Kubernetes 对象，如果要创建 Pod，需要以 YAML 格式声明 Pod 需求。你还可以使用 kubectl 命令式命令创建 pod。我们将在后面的主题中看到这一点。

下面是一个创建 Nginx Web 服务器 pod 的 Pod YAML 示例。此 YAML 只不过是 Pod 的声明性期望状态。

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


让我们了解一下这个 pod YAML。一旦你理解了基本的 YAML，你就会更容易地使用 pod 和关联的对象，如部署、守护进程集、有状态副本集等。

正如我们在 Kubernetes 对象博客中所讨论的，每个 Kubernetes 对象都有一些通用的参数集。这些值会根据我们正在创建的对象类型而变化。

让我们看一下 Kubernetes pod 对象。

现在，我们已经查看了一个基本的 Pod YAML 清单。请务必注意，此清单支持许多参数。我们将通过动手实践的方法逐步探索这些额外的参数。

现在我们已经对 Pod 有了基本的了解，让我们创建一个 Pod。

创建 Pod（实际示例）

你可以通过两种方式创建 Pod

使用 kubectl 命令式命令： 主要用于学习和测试目的。命令式命令有其自身的局限性。 声明式方法：使用 YAML 清单。在处理项目时，YAML 清单用于部署 Pod。 让我们看看这两个选项。我们将使用以下内容创建一个 NGINX pod

对于讨论的 pod 要求，这里是 kubectl 命令。

kubectl run web-server-pod \
--image=nginx:1.14.2 \
--restart=Never \
--port=80 \
--labels=app=web-server,environment=production \
--annotations description="This pod runs the web server"


在这里，pod 部署在默认命名空间中。你可以获取已部署的 pod kubectl 的状态。

kubectl get pods


部署 Pod 后，你将看到 Pod 正在运行的状态，如下所示。在我们的示例中，pod 内部只有一个容器。所以它显示 1/1 准备好并正在运行。

描述 Pod

如果你想了解正在运行的 pod 的所有细节，你可以使用 kubectl 来描述 pod。

kubectl describe pod web-server-pod


在以下输出中，你可以看到有关 Pod 的所有详细信息。其 IP 地址、命名空间、容器详细信息、QoS 类等。

以下是 describe 命令显示的所有重要 pod 信息的图形视图。

现在，让我们使用以下命令删除 pod。

kubectl delete pod web-server-pod


方法二：使用声明式 YAML 创建 Pod

在处理实际项目时，你将不得不主要通过声明式方法创建 pod。

让我们看看如何使用 YAML 清单创建 pod。

使用以下内容创建名为 nginx.yaml 的文件。

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:1.14.2
ports:
- containerPort: 80


现在，要部署清单，你需要使用文件名执行以下 kubectl 命令。

kubectl create -f nginx.yaml


我们是否应该记住每个参数来创建 YAML？不。可以使用 –dry-run 标志创建 YAML 文件。

下面是一个示例。

kubectl run nginx-pod --image=nginx:1.14.2 --dry-run=client -o yaml


你可以通过将试运行输出重定向到文件来保存 YAML 输出。

kubectl run nginx-pod --image=nginx:1.14.2 --dry-run=client -o yaml > nginx-pod.yaml


访问在 Pod 中运行的应用程序

现在我们有一个带有 Nginx Web 服务器的正在运行的 pod。整个想法是部署和访问在 pod 内部运行的应用程序。

Kubectl 提供了一个 port-forward 命令，用于从本地工作站访问 Kubernetes 集群中正在运行的 pod。

我们有一个名为 web-server-pod 的正在运行的 pod。让我们通过 port-forward 命令访问它。

kubectl port-forward pod/web-server-pod 8080:80


你应该看到如下所示的输出。

kubectl 端口转发以访问本地系统中的 pod 现在，如果你转到浏览器并访问 http://localhost:8080，你应该会看到 Nginx 主页，如下所示。该网页由我们的 Nginx Web 服务器 pod 提供服务。

现在，你可以通过按 CTRL+C 来断开端口转发。

以下是运行 kubectl port-forward 时发生的情况

Kubectl 绑定了本地系统中的指定端口。在我们的例子中，它是 8080。

然后，它与 Kubernetes 集群 API 通信，以建立到所需节点的隧道（单个 HTTP 连接），然后到指定的 pod 和容器端口，即 80。

注意：kubectl 端口转发更像是一个调试工具。你需要使用 Kubernetes Service 对象来公开在 Pod 中运行的应用程序。我们将在另一篇博客中实际了解 Kubernetes 服务概念

访问 Pod Shell

我们已经学习了如何访问在 pod 内部运行的应用程序。

现在，如果你想访问 pod shell，该怎么办？

在许多用例中，你需要对 pod 进行终端访问。一个主要用例是调试和故障排除。

这就是 kubectl exec 命令派上用场的地方。

你可以使用以下命令访问 web-server-pod 的 shell。

kubectl exec -it web-server-pod -- /bin/sh


在以下输出中，我正在 pod 内执行 whoami 命令。

注意： 容器镜像通常设计得非常小，因此你可能会发现无法执行在普通 Linux 系统上执行的所有命令。此限制取决于映像的生成方式以及容器映像中包含的实用程序

Pod 生命周期

你应该了解的有关 Pod 的另一个重要概念是其生命周期。

Pod 通常由 ReplicaSet 控制器、部署控制器等控制器管理。使用 YAML 创建单个 pod 时，它不受任何控制器的管理。在这两种情况下，Pod 都会经历不同的生命周期阶段。

以下是 Pod 生命周期阶段。

如果描述 Pod，则可以查看 Pod 的阶段。下面是一个示例。

如果你想了解更多信息，请查看有关 pod 生命周期的详细博客。

Pod 特性

我们已经部署了一个简单的 Nginx pod，只需非常少的配置。但是，Pod 有很多资源管理、配置、机密、可用性、安全性等功能。

如果你是初学者，一次性学习所有这些概念将是矫枉过正的。在实际用例中使用与 pod 相关的对象（如部署）时，学习所有这些概念更有意义。

此外，你需要通过实际用例详细了解每个功能。

以下是与 pod 相关的主要功能。

全面的 Pod YAML 配置

注意：我给出了以下示例仅供参考。不要被所有参数所淹没。它并不像看起来那么复杂。一旦你了解了基础知识，这将很容易。

如果添加我上面列出的 Pod 功能，你将获得一个全面的 Pod YAML 配置，如下所示。此外，这些选项将与 Deployment、Statefulset 等对象一起使用。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: web-server-pod
spec:
initContainers:
- name: init-myservice
image: busybox:1.28
command: ['sh', '-c', 'echo "Init container started!"']
containers:
- name: web-server
image: nginx:latest
ports:
- containerPort: 80
volumeMounts:
- name: shared-data
mountPath: /usr/share/nginx/html
- name: secret-volume
mountPath: /etc/my-secret
- name: configmap-volume
mountPath: /etc/config
securityContext:
capabilities:
add: ["NET_ADMIN", "SYS_TIME"]
resources:
requests:
memory: "64Mi"
cpu: "250m"
limits:
memory: "128Mi"
cpu: "500m"
readinessProbe:
httpGet:
path: /index.html
port: 80
initialDelaySeconds: 5
periodSeconds: 5
livenessProbe:
httpGet:
path: /index.html
port: 80
initialDelaySeconds: 15
periodSeconds: 20
startupProbe:
httpGet:
path: /index.html
port: 80
failureThreshold: 30
periodSeconds: 10
lifecycle:
postStart:
exec:
command: ["/bin/sh", "-c", "echo 'PostStart'"]
preStop:
exec:
command: ["/bin/sh", "-c", "echo 'PreStop'"]
serviceAccountName: nginx-service-account
securityContext:
runAsUser: 1000
runAsGroup: 3000
fsGroup: 2000
shareProcessNamespace: true
volumes:
- name: shared-data
emptyDir: {}
- name: secret-volume
secret:
secretName: nginx-secret
- name: configmap-volume
configMap:
name: nginx-configmap


Pod 关联对象

在 Kubernetes 上运行应用程序时，我们不会运行单个 pod。因为 Kubernetes 是关于扩展和维护 Pod 可用性的。

因此，如果你运行单个 pod，它将是单点故障。因为 Pod 本身是不能直接缩放的。

正如我们在 Kubernetes 架构中所讨论的，我们需要像 Replicaset 这样的控制器来确保所需数量的 pod 始终处于运行状态。

Kubernetes 具有与不同用例的 Pod 关联的不同类型的对象。

以下是与 Pod 关联的重要对象。

结论

在本文章中，我们了解了 Kubernetes Pod 的所有核心概念。正如我在介绍中提到的，当涉及到 kubernetes 生产级实现时，pod 有很多特性。

在接下来的系列博客中，我们将详细介绍每个 Pod 功能和关联的对象。