【運維幹貨分享】實際例子來解釋什麽是kubernetes中的pod

在本文章中，我透過實際範例和用例詳細介紹了 Kubernetes pod 概念。

所以如果你想了解，

那麽本文章適合你。

本文章的目的是讓你理解 pod 的構建塊，並實際實作部署 pod 並存取在其上執行的應用程式。

此外，還有許多與 Pod 物件相關的概念。因此，我已經提供了與 Pod 相關的所有資訊和概念，以進一步構建你學到的基礎知識。

註意：在開始探索 Kubernetes Pod 之前，請確保你對 概念有深入的理解。

什麽是 Kubernetes Pod？

在深入了解 Kubernetes Pod 概念之前，讓我們先了解一下容器。

眾所周知，容器是一個獨立的環境，我們在其中打包應用程式及其依賴項。通常，容器執行單個行程（盡管有一些方法可以執行多個行程）。每個容器都有一個 IP 地址，並且可以附加卷並控制 CPU 和記憶體資源等。所有這些都是透過名稱空間和控制組的概念實作的。

Kubernetes 是一個容器編排系統，用於部署、擴充套件和管理容器化應用程式，它有自己的容器執行方式。我們稱它為豆莢。Pod 是 Kubernetes 中最小的可部署單元，代表應用程式的單個例項。

例如，如果要執行 Nginx 應用程式，則可以在 pod 中執行它。

那麽它與容器有何不同呢？

容器是一個單獨的單元。但是，一個 Pod 可以包含多個容器。你可以將 Pod 視為一個可以將一個或多個容器放在一起的盒子。

Pod 提供了更高級別的抽象，允許你將多個容器作為一個單元進行管理。在這裏，Pod 獲得的不是每個容器都有一個 IP 地址，而是獲得一個唯一的 IP 地址，並且在 Pod 內部執行的容器使用 localhost 在不同的埠上相互連線。

這意味著 Kubernetes Pod 內的容器共享以下內容

Pod 內的容器之間不共享哪些內容？

簡而言之，以下是你應該了解的有關 pod 的資訊：

Pod YAML（物件定義）

現在我們已經對 Pod 有了基本的了解，讓我們來看看我們如何定義 Pod。Pod 是原生的 Kubernetes 物件，如果要建立 Pod，需要以 YAML 格式聲明 Pod 需求。你還可以使用 kubectl 命令式命令建立 pod。我們將在後面的主題中看到這一點。

下面是一個建立 Nginx Web 伺服器 pod 的 Pod YAML 範例。此 YAML 只不過是 Pod 的聲明性期望狀態。

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


讓我們了解一下這個 pod YAML。一旦你理解了基本的 YAML，你就會更容易地使用 pod 和關聯的物件，如部署、守護行程集、有狀態副本集等。

正如我們在 Kubernetes 物件部落格中所討論的，每個 Kubernetes 物件都有一些通用的參數集。這些值會根據我們正在建立的物件型別而變化。

讓我們看一下 Kubernetes pod 物件。

現在，我們已經檢視了一個基本的 Pod YAML 清單。請務必註意，此清單支持許多參數。我們將透過動手實踐的方法逐步探索這些額外的參數。

現在我們已經對 Pod 有了基本的了解，讓我們建立一個 Pod。

建立 Pod（實際範例）

你可以透過兩種方式建立 Pod

使用 kubectl 命令式命令： 主要用於學習和測試目的。命令式命令有其自身的局限性。 聲明式方法：使用 YAML 清單。在處理計畫時，YAML 清單用於部署 Pod。 讓我們看看這兩個選項。我們將使用以下內容建立一個 NGINX pod

對於討論的 pod 要求，這裏是 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"


在這裏，pod 部署在預設名稱空間中。你可以獲取已部署的 pod kubectl 的狀態。

kubectl get pods


部署 Pod 後，你將看到 Pod 正在執行的狀態，如下所示。在我們的範例中，pod 內部只有一個容器。所以它顯示 1/1 準備好並正在執行。

描述 Pod

如果你想了解正在執行的 pod 的所有細節，你可以使用 kubectl 來描述 pod。

kubectl describe pod web-server-pod


在以下輸出中，你可以看到有關 Pod 的所有詳細資訊。其 IP 地址、名稱空間、容器詳細資訊、QoS 類等。

以下是 describe 命令顯示的所有重要 pod 資訊的圖形檢視。

現在，讓我們使用以下命令刪除 pod。

kubectl delete pod web-server-pod


方法二：使用聲明式 YAML 建立 Pod

在處理實際計畫時，你將不得不主要透過聲明式方法建立 pod。

讓我們看看如何使用 YAML 清單建立 pod。

使用以下內容建立名為 nginx.yaml 的檔。

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


現在，要部署清單，你需要使用檔名執行以下 kubectl 命令。

kubectl create -f nginx.yaml


我們是否應該記住每個參數來建立 YAML？不。可以使用 –dry-run 標誌建立 YAML 檔。

下面是一個範例。

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


你可以透過將試執行輸出重新導向到檔來保存 YAML 輸出。

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


存取在 Pod 中執行的應用程式

現在我們有一個帶有 Nginx Web 伺服器的正在執行的 pod。整個想法是部署和存取在 pod 內部執行的應用程式。

Kubectl 提供了一個 port-forward 命令，用於從本地工作站存取 Kubernetes 集群中正在執行的 pod。

我們有一個名為 web-server-pod 的正在執行的 pod。讓我們透過 port-forward 命令存取它。

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


你應該看到如下所示的輸出。

kubectl 埠轉發以存取本地系統中的 pod 現在，如果你轉到瀏覽器並存取 http://localhost:8080，你應該會看到 Nginx 主頁，如下所示。該網頁由我們的 Nginx Web 伺服器 pod 提供服務。

現在，你可以透過按 CTRL+C 來斷開埠轉發。

以下是執行 kubectl port-forward 時發生的情況

Kubectl 繫結了本地系統中的指定埠。在我們的例子中，它是 8080。

然後，它與 Kubernetes 集群 API 通訊，以建立到所需節點的隧道（單個 HTTP 連線），然後到指定的 pod 和容器埠，即 80。

註意：kubectl 埠轉發更像是一個偵錯工具。你需要使用 Kubernetes Service 物件來公開在 Pod 中執行的應用程式。我們將在另一篇部落格中實際了解 Kubernetes 服務概念

存取 Pod Shell

我們已經學習了如何存取在 pod 內部執行的應用程式。

現在，如果你想存取 pod shell，該怎麽辦？

在許多用例中，你需要對 pod 進行終端存取。一個主要用例是偵錯和故障排除。

這就是 kubectl exec 命令派上用場的地方。

你可以使用以下命令存取 web-server-pod 的 shell。

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


在以下輸出中，我正在 pod 內執行 whoami 命令。

註意： 容器映像通常設計得非常小，因此你可能會發現無法執行在普通 Linux 系統上執行的所有命令。此限制取決於映像的生成方式以及容器映像中包含的實用程式

Pod 生命周期

你應該了解的有關 Pod 的另一個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 建立單個 pod 時，它不受任何控制器的管理。在這兩種情況下，Pod 都會經歷不同的生命周期階段。

以下是 Pod 生命周期階段。

如果描述 Pod，則可以檢視 Pod 的階段。下面是一個範例。

如果你想了解更多資訊，請檢視有關 pod 生命周期的詳細部落格。

Pod 特性

我們已經部署了一個簡單的 Nginx pod，只需非常少的配置。但是，Pod 有很多資源管理、配置、機密、可用性、安全性等功能。

如果你是初學者，一次性學習所有這些概念將是矯枉過正的。在實際用例中使用與 pod 相關的物件（如部署）時，學習所有這些概念更有意義。

此外，你需要透過實際用例詳細了解每個功能。

以下是與 pod 相關的主要功能。

全面的 Pod YAML 配置

註意：我給出了以下範例僅供參考。不要被所有參數所淹沒。它並不像看起來那麽復雜。一旦你了解了基礎知識，這將很容易。

如果添加我上面列出的 Pod 功能，你將獲得一個全面的 Pod YAML 配置，如下所示。此外，這些選項將與 Deployment、Statefulset 等物件一起使用。

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 關聯物件

在 Kubernetes 上執行應用程式時，我們不會執行單個 pod。因為 Kubernetes 是關於擴充套件和維護 Pod 可用性的。

因此，如果你執行單個 pod，它將是單點故障。因為 Pod 本身是不能直接縮放的。

正如我們在 Kubernetes 架構中所討論的，我們需要像 Replicaset 這樣的控制器來確保所需數量的 pod 始終處於執行狀態。

Kubernetes 具有與不同用例的 Pod 關聯的不同型別的物件。

以下是與 Pod 關聯的重要物件。

結論

在本文章中，我們了解了 Kubernetes Pod 的所有核心概念。正如我在介紹中提到的，當涉及到 kubernetes 生產級實作時，pod 有很多特性。

在接下來的系列部落格中，我們將詳細介紹每個 Pod 功能和關聯的物件。