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五、Kubernetes - Pod详情

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五、Kubernetes - Pod详情

目录

1. Pod介绍

1.1 Pod结构

1.2 Pod定义

2. Pod配置

2.1 基本配置

2.2 镜像拉取

2.3 启动命令

2.4 环境变量

2.5 端口设置

2.6 资源配额

3. Pod生命周期

3.1 创建和终止

3.2 初始化容器 

3.3 钩子函数

3.4 容器检测

3.5 重启策略

4. Pod调度

4.1 定向调度

4.2 亲和性调度

4.3 污点和容忍


1.Pod介绍

1.1 Pod结构

每个Pod都可以包含一个或者多个容器,这些容器可以分为两类:

用户程序所在的容器,数量可多可少Pause容器,这是每个Pod都会有的一个根容器,它的作用有两个:

可以以它为容器依据,评估整个Pod的健康状态可以在根容器上设置IP地址,其它容器都为此IP(Pod IP)

这里是Pod内部的通讯,Pod之间的通讯采用虚拟二层网络技术来实现,我们当前环境用的是Flannel.

1.2 Pod定义

Pod的资源清单:

apiVersion: v1     #必选,版本号,例如v1
kind: Pod         #必选,资源类型,例如 Pod
metadata:         #必选,元数据
  name: string     #必选,Pod名称
  namespace: string  #Pod所属的命名空间,默认为"default"
  labels:           #自定义标签列表
    - name: string                 
spec:  #必选,Pod中容器的详细定义
  containers:  #必选,Pod中容器列表
  - name: string   #必选,容器名称
    image: string  #必选,容器的镜像名称
    imagePullPolicy: [ Always|Never|IfNotPresent ]  #获取镜像的策略 
    command: [string]   #容器的启动命令列表,如不指定,使用打包时使用的启动命令
    args: [string]      #容器的启动命令参数列表
    workingDir: string  #容器的工作目录
    volumeMounts:       #挂载到容器内部的存储卷配置
    - name: string      #引用pod定义的共享存储卷的名称,需用volumes[]部分定义的的卷名
      mountPath: string #存储卷在容器内mount的绝对路径,应少于512字符
      readOnly: boolean #是否为只读模式
    ports: #需要暴露的端口库号列表
    - name: string        #端口的名称
      containerPort: int  #容器需要监听的端口号
      hostPort: int       #容器所在主机需要监听的端口号,默认与Container相同
      protocol: string    #端口协议,支持TCP和UDP,默认TCP
    env:   #容器运行前需设置的环境变量列表
    - name: string  #环境变量名称
      value: string #环境变量的值
    resources: #资源限制和请求的设置
      limits:  #资源限制的设置
        cpu: string     #Cpu的限制,单位为core数,将用于docker run --cpu-shares参数
        memory: string  #内存限制,单位可以为Mib/Gib,将用于docker run --memory参数
      requests: #资源请求的设置
        cpu: string    #Cpu请求,容器启动的初始可用数量
        memory: string #内存请求,容器启动的初始可用数量
    lifecycle: #生命周期钩子
        postStart: #容器启动后立即执行此钩子,如果执行失败,会根据重启策略进行重启
        preStop: #容器终止前执行此钩子,无论结果如何,容器都会终止
    livenessProbe:  #对Pod内各容器健康检查的设置,当探测无响应几次后将自动重启该容器
      exec:         #对Pod容器内检查方式设置为exec方式
        command: [string]  #exec方式需要制定的命令或脚本
      httpGet:       #对Pod内个容器健康检查方法设置为HttpGet,需要制定Path、port
        path: string
        port: number
        host: string
        scheme: string
        HttpHeaders:
        - name: string
          value: string
      tcpSocket:     #对Pod内个容器健康检查方式设置为tcpSocket方式
         port: number
       initialDelaySeconds: 0       #容器启动完成后首次探测的时间,单位为秒
       timeoutSeconds: 0          #对容器健康检查探测等待响应的超时时间,单位秒,默认1秒
       periodSeconds: 0           #对容器监控检查的定期探测时间设置,单位秒,默认10秒一次
       successThreshold: 0
       failureThreshold: 0
       securityContext:
         privileged: false
  restartPolicy: [Always | Never | OnFailure]  #Pod的重启策略
  nodeName:  #设置NodeName表示将该Pod调度到指定到名称的node节点上
  nodeSelector: obeject #设置NodeSelector表示将该Pod调度到包含这个label的node上
  imagePullSecrets: #Pull镜像时使用的secret名称,以key:secretkey格式指定
  - name: string
  hostNetwork: false   #是否使用主机网络模式,默认为false,如果设置为true,表示使用宿主机网络
  volumes:   #在该pod上定义共享存储卷列表
  - name: string    #共享存储卷名称 (volumes类型有很多种)
    emptyDir: {}       #类型为emtyDir的存储卷,与Pod同生命周期的一个临时目录。为空值
    hostPath: string   #类型为hostPath的存储卷,表示挂载Pod所在宿主机的目录
      path: string                #Pod所在宿主机的目录,将被用于同期中mount的目录
    secret:          #类型为secret的存储卷,挂载集群与定义的secret对象到容器内部
      scretname: string  
      items:     
      - key: string
        path: string
    configMap:         #类型为configMap的存储卷,挂载预定义的configMap对象到容器内部
      name: string
      items:
      - key: string
        path: string
# 提示:
#   在这里,可通过一个命令来查看每种资源的可配置项
#   kubectl explain 资源类型         查看某种资源可以配置的一级属性
#   kubectl explain 资源类型.属性     查看属性的子属性
[root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod
KIND:     Pod
VERSION:  v1
FIELDS:
   apiVersion   
   kind 
   metadata     
   spec 
   status       

[root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod.metadata
KIND:     Pod
VERSION:  v1
RESOURCE: metadata 
FIELDS:
   annotations  
   clusterName  
   creationTimestamp    
   deletionGracePeriodSeconds   
   deletionTimestamp    
   finalizers   <[]string>
   generateName 
   generation   
   labels       
   managedFields        <[]Object>
   name 
   namespace    
   ownerReferences      <[]Object>
   resourceVersion      
   selflink     
   uid   

在kubernetes中基本所有的资源的一级属性都是一样的,主要包括五部分:

apiVersion 版本,由kubernetes内部定义,版本号必须可以用kubectl api-version查询到kind 类型,由kubernetes内部定义,版本号必须可以用kubectl api-resources 查询到metadata 元数据,主要是资源标识和说明,常有的有name、namespace、lavels等spec 描述,这是配置中最重要的一部分,里面是对各种资源配置的详情描述status 状态信息,里面的内容不需要定义,有kubernetes自动生成

在上面的属性中,spec是研究的重点,常见的子属性如下:

containers <[]Object> 容器列表,用于定义容器的详细信息nodeName 根据nodeName的值将pod调度到制定的Node节点上nodeSelector 根据NodeSelector中定义的信息选择将该Pod调度到包含这些label的Node上hostNetwork 是否使用主机网络模式,默认为false,如果设置为true,表示使用宿主机网络volumes <[]Object> 存储卷,用于定义Pod上面挂载的存储信息restartPolicy 重启策略,表示Pod在遇到故障的时候的处理策略

2.Pod配置

主要研究pod.spec.containers属性,这也是pod配置中最为关键的一项配置。

[root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod.spec.containers
KIND:     Pod
VERSION:  v1
RESOURCE: containers <[]Object>   # 数组,代表可以有多个容器
FIELDS:
   name       # 容器名称
   image      # 容器需要的镜像地址
   imagePullPolicy   # 镜像拉取策略 
   command  <[]string> # 容器的启动命令列表,如不指定,使用打包时使用的启动命令
   args     <[]string> # 容器的启动命令需要的参数列表
   env      <[]Object> # 容器环境变量的配置
   ports    <[]Object>     # 容器需要暴露的端口号列表
   resources       # 资源限制和资源请求的设置 

2.1 基本配置

创建pod-base.yaml文件:

[root@k8s-master01 ~]# vim pod-base.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-base
  namespace: dev
  labels:
    user: root
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.2
  - name: busybox
    image: busybox:1.30

上面定义了一个比较简单Pod的配置,里面有两个容器:

nginx:用1.17.2版本的nginx镜像创建,nginx是一个轻量级web容器busybox:用1.30版本的busybox镜像创建,busybox是一个小巧的linux命令集合

#创建Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  apply -f pod-base.yaml 
pod/pod-base created

#查看Pod状态
# READY 1/2:表示当前Pod中有两个容器,其中1个准备就绪,1个为就绪
# RESTARTS :重启次数,因为有一个容器故障了,Pod一直在重启试图恢复它
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  get pod -n dev
NAME       READY   STATUS     RESTARTS     AGE
pod-base   1/2     NotReady   1 (3s ago)   3s

#可以通过describe查看内部详情
#此时已经运行起来了一个基本的Pod,虽然它暂时有问题
[root@k8s-master01 ~]# kubectl describe pod pod-base -n dev
Name:         pod-base

2.2 镜像拉取

创建pod-imagepullpolicy.yaml文件.

[root@k8s-master01 ~]# vim pod-imagepullpolicy.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-imagepullpolicy
  namespace: dev
spec:
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx:1.17.2
      imagePullPolicy: Never  #用于设置镜像拉取策略
    - name: busybox
      image: busybox:1.30   

imagePullPolicy,用于设置镜像拉取策略,kubernetes支持三种拉取策略:

Always: 总是从远程仓库拉取镜像(一直远程下载)IfNotPresent:本地有则使用本地镜像,本地没有则从远程仓库拉取镜像(本地有就用,没有就远程下载)Never:只是用本地镜像,从不去远程仓库拉取,本地没有就报错(一直使用本地)

默认值说明:

如果镜像tag为具体版本号,默认策略是:IfNotPresent;

如果镜像tag为:latest(最新版),默认策略是always。

# 创建Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-imagepullpolicy.yaml 
pod/pod-imagepullpolicy created


# 查看Pod详情
# 此时明显可以看到nginx镜像有一步Pulling image "nginx:1.17.2"的过程
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  describe pod pod-imagepullpolicy -n dev
……
Events:
  Type     Reason     Age                From               Message
  ----     ------     ----               ----               -------
  Normal   Scheduled  49s                default-scheduler  Successfully assigned dev/pod-imagepullpolicy to k8s-node02
  Normal   Pulled     49s                kubelet            Container image "nginx:1.17.2" already present on machine
  Normal   Created    49s                kubelet            Created container nginx
  Normal   Started    49s                kubelet            Started container nginx
  Normal   Pulling    49s                kubelet            Pulling image "busybox:1.30"
  Normal   Pulled     39s                kubelet            Successfully pulled image "busybox:1.30" in 9.570777549s
  Normal   Created    25s (x3 over 39s)  kubelet            Created container busybox
  Normal   Started    25s (x3 over 39s)  kubelet            Started container busybox
  Normal   Pulled     25s (x2 over 39s)  kubelet            Container image "busybox:1.30" already present on machine
  Warning  BackOff    9s (x4 over 38s)   kubelet            Back-off restarting failed container

2.3 启动命令

前面的yaml文件中,一直有个问题没解决,就是busybox容器每次都没运行成功,这里说明下busybox并不是一个程序,而是类似于一个工具类的集合,kubernetes集群启动管理后,它会自动关闭。解决方法就是让它一直运行,这是就用到前面看的command配置。

创建一个pod.command.yaml

[root@k8s-master01 ~]# vim pod-command.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-command
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.2
  - name: busybox
    image: busybox:1.30
    command: ["/bin/sh","-c","touch /tmp/hello.txt;while true;do /bin/echo $(date +%T) >> /tmp/hello.txt;sleep 3;done;"]

#############################
/bin/sh","-c", 使用sh执行命令
touch /tmp/hello.txt; 创建一个/tmp/hello.txt 文件
while true;do /bin/echo $(date +%T) >> /tmp/hello.txt; sleep 3; done; 每隔3秒向文件中写入当前时间

command,用于在pod中的容器初始化完毕之后运行一个命令。

# 创建Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  create -f pod-command.yaml 
pod/pod-command created

# 查看pod状态,发现两个pod都正常运行了
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  get pods pod-command -n dev
NAME          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-command   2/2     Running   0          25s

#进入pod中的busybox容器查看内容
# 命令是:kubectl exec  pod名称 -n 命名空间 -it -c 容器名称 /bin/sh  在容器内部执行命令
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  exec pod-command -n dev -it -c busybox /bin/sh
kubectl exec [POD] [COMMAND] is DEPRECATED and will be removed in a future version. Use kubectl exec [POD] -- [COMMAND] instead.
/ # tail -f /tmp/hello.txt 
02:58:48
02:58:51
02:58:54
02:58:57
02:59:00
02:59:03

2.4 环境变量

创建pod-env.yaml

[root@k8s-master01 ~]# vim pod-env.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-env
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: busybox
    image: busybox:1.30
    command: ["/bin/sh","-c","while true;do /bin/echo $(date +%T);sleep 60; done;"]
    env:   #环境变量设置
    - name: "username"
      value: "root"
    - name: "password"
      value: "123456"

env,环境变量,用于在pod中的容器设置环境变量。

# 创建Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  create -f pod-env.yaml 
pod/pod-env created

# 进入容器,输出环境变量
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  exec pod-env -n dev -c busybox -it /bin/sh
kubectl exec [POD] [COMMAND] is DEPRECATED and will be removed in a future version. Use kubectl exec [POD] -- [COMMAND] instead.
/ # echo $username
root
/ # echo $password
123456
/ # 

这种方式并不是很推荐,后面会有将这些配置文件单独储存在配置文件中。

2.5 端口设置

端口主要就事容器的端口设置,也就是containers的ports选项。ports支持的字选项:

[root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod.spec.containers.ports
KIND:     Pod
VERSION:  v1
RESOURCE: ports <[]Object>
FIELDS:
   name           # 端口名称,如果指定,必须保证name在pod中是唯一的		
   containerPort # 容器要监听的端口(0 # 容器要在主机上公开的端口,如果设置,主机上只能运行容器的一个副本(一般省略) 
   hostIP         # 要将外部端口绑定到的主机IP(一般省略)
   protocol       # 端口协议。必须是UDP、TCP或SCTP。默认为“TCP”。

案例:创建一个测试yaml文件

[root@k8s-master01 ~]# vim pod-ports.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-ports
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx:1.17.2
    image: nginx:1.17.2
    ports: #设置容器暴露的端口列表
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
      protocol: TCP

# 创建pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  create -f pod-ports.yaml 
pod/pod-ports created
# 查看pod的配置信息,以yaml文件的格式查看
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod pod-ports -n dev -o yaml
……
spec:
  containers:
  - image: nginx:1.17.2
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    name: nginx
    ports:
    - containerPort: 80
      name: nginx-port
      protocol: TCP
……

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod pod-ports -n dev -o wide
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-ports   1/1     Running   0          2m19s   10.244.1.19   k8s-node01              

访问容器中的程序需要使用Pod IP :containerPort

[root@k8s-master01 ~]# curl 10.244.1.19:80
……
Welcome to nginx!
……

2.6 资源配额

容器中的程序运行,肯定要占用一定的资源,比如cpu和内存等,如果不对某个容器做资源限制,那么它就可能占用大量的资源,导致其它容器无法运行。针对这种情况,kubernetes提供了对内存和cpu的资源进行配额的机制,这种机制主要通过resources选项实现。它有以下两个子选项:

limits:用于限制容器运行时的最大占用资源,当容器占用资源超过limits时会被终止,并进行重启requests:用于设置容器需要的最小资源,如果环境资源不够,容器则无法使用

可以通过上面两个子选项设置资源的上下限。

案例:创建一个pod-resources.yaml

[root@k8s-master01 ~]# vim pod-resources.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-resources
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.2
    resources: #资源配额
      limits:  #限制资源(上限)
        cpu: "2" #cpu限制,单位是core数
        memory: "10Gi" #内存限制
      requests: #请求资源(下限)
        cpu: "1" #cpu限制,单位是core数
        memory: "10Mi" #内存限制

在这对cpu和memory的单位做一个说明:

cpu:core数,可以为整数或小数memory:内存大小,可以使用Gi、Mi、G、M等形势

# 创建Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  create -f pod-resources.yaml 
pod/pod-resources created

# 查看发现处于挂起状态
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod pod-resources -n dev
NAME            READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-resources   0/1     Pending   0          17s

# 查看详细信息发现,机器没有两个cpu
[root@k8s-master01 ~]# kubectl describe pod pod-resources -n dev
 Warning  FailedScheduling  71s   default-scheduler  0/3 nodes are available: 1 node(s) had taint {node-role.kubernetes.io/master: }, that the pod didn't tolerate, 2 Insufficient cpu.

# 调整为一个cpu并更新
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  get pods -n dev -o wide -w
NAME            READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-resources   1/1     Running   0          2s    10.244.2.11   k8s-node02              

3. Pod生命周期

一般将pod对象从创建至终的这段时间范围称为pod的生命周期,它主要包含下面的过程:

pod的创建过程运行初始化容器(init container)过程运行主容器(main container)

容器启动后钩子(port start)、容器终止前钩子(pre stop)容器的存活性探测(liveness probe)、就绪性探测(readiness probe)

pod终止过程

 

 在整个生命周期中,Pod会出现5种状态(相位),分别如下:

挂起(Pending):apiserver已经创建了pod资源对象,但它尚未被调度完成或者仍处于下载镜像的过程中运行中(Running):pod已经被调度至某节点,并且所有容器都已经被kubelet创建完成成功(Succeeded):pod中所有容器都已经成功终止并且不会被重启失败(Failed):所有容器都已经终止,但至少有一个容器终止失败,即容器返回了非0值的退出状态未知(Unknown):apiserver无法正常获取到pod对象的状态信息,通常由网络通信失败所导致

3.1 创建和终止

pod的创建过程

    用户通过kubectl或其他api客户端提交需要创建的pod信息给apiServerapiServer开始生产pod对象的信息,并将信息存入etcd,然后返回确认信息至客户端apiServer开始反映etcd中的pod对象的变化,其它组件使用watch机制来跟踪检查apiServer上的变动scheduler发现有新的pod对象要创建,开始为pod分配主机并将结果信息更新至apiServernode节点上的kubelet发现有pod调度过来,尝试调用docker启动容器,并将结果回送至apiServerapiServer将接受到的pod状态信息存入etcd中

 Pod的终止过程

    用户向apiServer发送删除pod对象的命令apiServcer中的pod对象信息会随着时间的推移而更新,在宽限期内(默认30s),pod被视为dead将pod标记为terminating状态kubelet在监控到pod对象转为terminating状态的同时启动pod关闭过程端点控制器监控到pod对象的关闭行为时将其从所有匹配到此端点的service资源的端点列表中移除如果当前pod对象定义了preStop钩子处理器,则在其标记为terminating后即会以同步的方式启动执行pod对象中的容器进程收到停止信号宽限期结束后,若pod中还存在仍在运行的进程,那么pod对象会收到立即终止的信号kubelet请求apiServer将此pod资源的宽限期设置为0从而完成删除操作,此时pod对于用户已不可见 

3.2 初始化容器 

初始化容器是在pod的主容器启动之前要运行的容器,主要是做一些主容器的前置工作,它具有两大特征:

    初始化容器必须运行完成直至结束,若某初始化容器运行失败,那么kubernetes需要重启它直到成功完成初始化容器必须按照定义的顺序执行,当且仅当前一个成功之后,后面的一个才运行

初始化容器有很多的应用场景,下面列出最常见的几个:

提供主容器镜像中不具备的工具程序或自定义代码初始化容器要先于应用容器串行启动并运行完成,因此可用于延后应用容器的启动直至其依赖的条件得到满足

案例:

假设要以主容器来运行nginx,但是要求在运行nginx之前先要能够连接上mysql和redis所在服务器,为了简化测试,先规定好mysql(10.10.10.4)和redis(10.10.10.5)服务器的地址。yaml文件如下:

[root@k8s-master01 ~]# vim pod-initcontainer.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-initcontainer
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: main-container
    image: nginx:1.17.2
    ports:
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
  initContainers:
  - name: test-mysql
    image: busybox:1.30
    command: ['sh','-c','until ping 10.10.10.4 -c 1; do echo waiting for mysql...; sleep 2;done;']
  - name: test-redis
    image: busybox:1.30
    command: ['sh','-c','until ping 10.10.10.5 -c 1; do echo waiting for redis...; sleep 2;done;']


#创建pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  create -f pod-initcontainer.yaml 
pod/pod-initcontainer created

#查看pod状态,发现pod卡在启动第一个初始化容器过程中导致后面的容器无法运行,原因是没有检测到mysql与redis存活
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  describe pod pod-initcontainer -n dev
Events:
  Type    Reason     Age   From               Message
  ----    ------     ----  ----               -------
  Normal  Scheduled  43s   default-scheduler  Successfully assigned dev/pod-initcontainer to k8s-node02
  Normal  Pulled     42s   kubelet            Container image "busybox:1.30" already present on machine
  Normal  Created    42s   kubelet            Created container test-mysql
  Normal  Started    42s   kubelet            Started container test-mysql

#动态查看pod,然后为当前服务器临时增加两个ip
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  get pod pod-initcontainer -n dev -w
NAME                READY   STATUS     RESTARTS   AGE
pod-initcontainer   0/1     Init:0/2   0          2m20s

[root@k8s-master01 ~]# ifconfig ens33:1 10.10.10.4 netmask 255.255.255.0 up
[root@k8s-master01 ~]# ifconfig ens33:2 10.10.10.5 netmask 255.255.255.0 up

#再次查看容器状态
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  get pod pod-initcontainer -n dev -w
NAME                READY   STATUS     RESTARTS   AGE
pod-initcontainer   0/1     Init:0/2   0          2m20s
pod-initcontainer   0/1     Init:1/2   0          4m50s
pod-initcontainer   0/1     PodInitializing   0          4m51s
pod-initcontainer   1/1     Running           0          4m52s

3.3 钩子函数

钩子函数能够感知自身生命周期中的事件,并在相应的时刻到来时运行用户指定的程序代码。kubernetes在主容器的启动之后和停止之前提供了两个钩子函数:

post start:容器创建之后执行,如果失败了会重启容器pre stop:容器终止之前执行,执行完成之后容器将成功终止,在其完成之前会阻塞删除容器的操作

钩子处理器支持使用下面三种方式定义动作:

Exec命令:在容器内执行一次命令

……
  lifecycle:
    postStart: 
      exec:
        command:
        - cat
        - /tmp/healthy
……

TCPSocket:在当前容器尝试访问指定的socket

……      
  lifecycle:
    postStart:
      tcpSocket:
        port: 8080
……

HTTPGet:在当前容器中向某url发起http请求

……
  lifecycle:
    postStart:
      httpGet:
        path: / #URI地址
        port: 80 #端口号
        host: 192.168.5.3 #主机地址
        scheme: HTTP #支持的协议,http或者https
……

案例:

以exec方式为例,演示钩子函数的使用,yaml内容如下:

[root@k8s-master01 ~]# vim pod-hook-exec.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-hook-exec
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: main-container
    image: nginx:1.17.2
    ports:
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
    lifecycle:
      postStart:
        exec:  #在容器启动的时候执行一个命令,修改掉nginx的默认首页内容
          command: ["/bin/sh","-c","echo postStart... > /usr/share/nginx/html/index.html"]
      preStop:
        exec:  #在容器停止之前停止nginx服务
          command: ["/usr/sbin/nginx","-s","quit"]

#创建pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-hook-exec.yaml 
pod/pod-hook-exec created

#查看pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  get pods pod-hook-exec -n dev -o wide
NAME            READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-hook-exec   1/1     Running   0          34s   10.244.1.20   k8s-node01              

#访问pod
[root@k8s-master01 ~]# curl 10.244.1.20
postStart...

3.4 容器检测

容器探测用于检测容器中的应用实例是否正常工作,是保障业务可用性的一种传统机制。如果经过探测,实例的状态不符合预期,那么kubernetes就会把该问题实例“摘除”,不承担业务流量。kubernetes提供了两种探针来实现容器探测,分别是:

liveness probes:存活性探针,用于检测应用实例当前是否处于正常运行状态,如果不是,k8s会重启容器readiness probes:就绪性探针,用于检测应用实例当前是否可以接收请求,如果不能,k8s不会转发流量

livenessProbe决定是否重启容器,readinessProbe决定是否将请求转发给容器。

上面两种探针目前均支持三种探测方法:

Exec命令:在容器内执行一次命令,如果命令执行的退出码为0,则认为程序正常,否则则不正常

……
  livenessProbe:
    exec:
      command:
      - cat
      - /tmp/healthy
……

TCPSocket:将会尝试访问一个用户容器的端口,如果能够建立这条连接,则认为程序正常,否则则不正常

……      
  livenessProbe:
    tcpSocket:
      port: 8080
……

HTTPGet:调用容器内Web应用的URL,如果返回的状态码在200和399之间,则认为程序正常,否则不正常

……
  livenessProbe:
    httpGet:
      path: / #URI地址
      port: 80 #端口号
      host: 127.0.0.1 #主机地址
      scheme: HTTP #支持的协议,http或者https
……

下面以liveness probes为例做演示:

方式一:Exec

创建pod-liveness-exec.yaml

[root@k8s-master01 ~]# vim pod-liveness-exec.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-liveness-exec
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.2
    ports:
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
    livenessProbe:
      exec:
        command: ["/bin/cat","/tmp/hello.txt"]  #执行一个查看文件的命令

#创建pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  create -f pod-liveness-exec.yaml 
pod/pod-liveness-exec created
#查看pod详情
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  describe pod pod-liveness-exec -n dev 
Events:
  Type     Reason     Age               From               Message
  ----     ------     ----              ----               -------
  Normal   Scheduled  33s               default-scheduler  Successfully assigned dev/pod-liveness-exec to k8s-node01
  Normal   Pulled     3s (x2 over 32s)  kubelet            Container image "nginx:1.17.2" already present on machine
  Normal   Created    3s (x2 over 32s)  kubelet            Created container nginx
  Normal   Started    3s (x2 over 32s)  kubelet            Started container nginx
  Warning  Unhealthy  3s (x3 over 23s)  kubelet            Liveness probe failed: /bin/cat: /tmp/hello.txt: No such file or directory
  Normal   Killing    3s                kubelet            Container nginx failed liveness probe, will be restarted
# 观察上面的信息就会发现nginx容器启动之后就进行了健康检查
# 检查失败之后,容器被kill掉,然后尝试进行重启(这是重启策略的作用,后面才涉及)
# 稍等一会之后,再观察pod信息,就可以看到RESTARTS不再是0,而是一直增长
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  get pods pod-liveness-exec -n dev
NAME                READY   STATUS             RESTARTS      AGE
pod-liveness-exec   0/1     CrashLoopBackOff   4 (15s ago)   2m45s

#想要正常运行的话,可以修改成一个存在的文件

方式二:TCPSocket

创建pod-liveness-tcpsocket.yaml

[root@k8s-master01 ~]# vim pod-liveness-tcpsocket.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-liveness-tcpsocket
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.2
    ports:
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
    livenessProbe:
      tcpSocket:
        port: 8080  #尝试访问8080端口

#创建pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-liveness-tcpsocket.yaml 
pod/pod-liveness-tcpsocket created
#查看pod详情
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  describe pod pod-liveness-tcpsocket -n dev
Events:
  Type     Reason     Age   From               Message
  ----     ------     ----  ----               -------
  Normal   Scheduled  18s   default-scheduler  Successfully assigned dev/pod-liveness-tcpsocket to k8s-node01
  Normal   Pulled     18s   kubelet            Container image "nginx:1.17.2" already present on machine
  Normal   Created    18s   kubelet            Created container nginx
  Normal   Started    18s   kubelet            Started container nginx
  Warning  Unhealthy  8s    kubelet            Liveness probe failed: dial tcp 10.244.1.22:8080: connect: connection refused

#通过看描述信息发现尝试访问8080端口,但是失败了
#稍等一会之后,再观察pod信息,就可以看到RESTARTS不再是0,而是一直增长
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-liveness-tcpsocket -n dev
NAME                     READY   STATUS             RESTARTS      AGE
pod-liveness-tcpsocket   0/1     CrashLoopBackOff   4 (24s ago)   2m54s

#如果想要容器正常运行,可以将8080端口修改为可以访问的端口

方式三:HTTPGet

[root@k8s-master01 ~]# vim pod-liveness-httpget.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-liveness-httpget
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.2
    ports:
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
    livenessProbe:
      httpGet: #其实就是访问http://127.0.0.1:80/hello
        scheme: HTTP #支持的协议,http或https
        port: 80 #端口号
        path: /hello #URL地址


#创建pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-liveness-httpget.yaml 
pod/pod-liveness-httpget created
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  describe pod pod-liveness-httpget -n dev
Events:
  Type     Reason     Age   From               Message
  ----     ------     ----  ----               -------
  Normal   Scheduled  20s   default-scheduler  Successfully assigned dev/pod-liveness-httpget to k8s-node01
  Normal   Pulled     19s   kubelet            Container image "nginx:1.17.2" already present on machine
  Normal   Created    19s   kubelet            Created container nginx
  Normal   Started    19s   kubelet            Started container nginx
  Warning  Unhealthy  10s   kubelet            Liveness probe failed: HTTP probe failed with statuscode: 404

#观察上面描述信息,尝试访问路径未找到,出现404错误
#稍等一会之后,再观察pod信息,就可以看到RESTARTS不再是0,而是一直增长
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  get pod pod-liveness-httpget -n dev
NAME                   READY   STATUS             RESTARTS      AGE
pod-liveness-httpget   0/1     CrashLoopBackOff   4 (17s ago)   2m47s
#如果想要容器正常运行,可以修改成一个访问路径比如/

至此,已经使用liveness Probe演示了三种探测方式,但是查看livenessProbe的子属性,会发现除了这三种方式,还有一些其他的配置:

[root@k8s-master01 ~]# kubectl  explain pod.spec.containers.livenessProbe
FIELDS:
   exec  
   tcpSocket    
   httpGet      
   initialDelaySeconds    # 容器启动后等待多少秒执行第一次探测
   timeoutSeconds        # 探测超时时间。默认1秒,最小1秒
   periodSeconds          # 执行探测的频率。默认是10秒,最小1秒
   failureThreshold      # 连续探测失败多少次才被认定为失败。默认是3。最小值是1
   successThreshold      # 连续探测成功多少次才被认定为成功。默认是1

示例:

[root@k8s-master01 ~]# vim pod-liveness-Httpget.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-liveness-Httpget
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.2
    ports:
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
    livenessProbe:
      httpGet:
        scheme: HTTP
        port: 80
        path: /
      initialDelaySeconds: 30 #容器启动后30秒开始探测
      timeoutSeconds: 5 #探测超时时间为5s

3.5 重启策略

一旦容器探测出现了问题,kubernetes就会对容器所在的Pod进行重启,其实这就是由Pod的重启策略决定的,pod的重启策略有三种如下:

Always:容器失效时,自动重启容器,这是默认值OnFailure:容器终止运行且退出码不为0时重启Never:不论状态为何,都不重启该容器

重启策略适用于pod对象中的所有容器,首次需要重启的容器,将在其需要时立即进行重启,随后再次需要重启的操作将由kubelet延迟一段时间后进行,且反复的重启操作的延迟时长以此为10s、20s、40s、80s、160s和300s,300s是最大延迟时长。

创建pod-restartpolicy.yaml:

[root@k8s-master01 ~]# vim pod-restartpolicy.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-restartpolicy
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.2
    ports:
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
    livenessProbe:
      httpGet:
        scheme: HTTP
        port: 80
        path: /hello
  restartPolicy: Never  #设置重启策略为Never

#创建pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  create -f pod-restartpolicy.yaml 
pod/pod-restartpolicy created
#查看pod详情
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  describe pods pod-restartpolicy -n dev
 Warning  Unhealthy    82s (x3 over 102s)  kubelet            Liveness probe failed: HTTP probe failed with statuscode: 404
  Normal   Killing      82s                 kubelet            Stopping container nginx
  Warning  FailedMount  50s (x7 over 82s)   kubelet            MountVolume.SetUp failed for volume "kube-api-access-nwm92" : object "dev"/"kube-root-ca.crt" not registered
#nginx启动失败,查看pod的启动次数,发现一直为0,并未重启
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  get pods pod-restartpolicy -n dev
NAME                READY   STATUS      RESTARTS   AGE
pod-restartpolicy   0/1     Completed   0          4m

4. Pod调度

默认情况下,Pod在哪个Node节点上运行,是由Scheduler组件采用相应的算法计算出来的,这个过程是不受人工控制的。但是在实际使用中,这并不满足的需求,因为很多情况下,想控制某些Pod到达某些节点上,需要了解kubernetes对Pod的调度规则,kubernetes提供了四大类调度方式:

自动调度:运行在哪个节点上完全由Scheduler经过一系列的算法计算得出定向调度:NodeName、NodeSelector亲和性调度:NodeAffinity、PodAffinity、PodAntiAffinity污点(容忍)调度:Taints、Toleration

4.1 定向调度

定向调度,指的是利用在pod上声明nodeName或者nodeSelector,以此将Pod调度到期望的node节点上。这里的调度是强制的,这就意味着即使要调度的目标Node不存在,也会向上面进行调度,只不过pod运行失败而已。

NodeName

NodeName用于强制约束将Pod调度到指定的Name的Node节点上。这种方式,其实是直接跳过Scheduler的调度逻辑,直接将Pod调度到指定名称的节点。

例:

创建一个pod-nodename.yaml文件

[root@k8s-master01 ~]# vim pod-nodename.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-nodename
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.2
  nodeName: k8s-node01  #指定调度到node01节点上

#创建Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-nodename.yaml 
pod/pod-nodename created
#查看是否真的调度在node01节点
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-nodename -n dev -o wide
NAME           READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-nodename   1/1     Running   0          43s   10.244.1.24   k8s-node01              

#如果我们指定调度的节点不存在,容器创建是无法运行的,但是会显示容器所在的节点为指定不存在的那个节点上

NodeSelector

NodeSelector用于将pod调度添加在指定标签的node节点上。它是通过kubernetes的label-selector机制实现的,也就是在pod创建之前,会由scheduler使用MatchNodeSelector调度策略进行label匹配,找出目标node,然后将pod调度到目标节点,该匹配是强制约束。

例:

创建一个pod-nodeselector.yaml文件

#首先为node节点添加标签
[root@k8s-master01 ~]# kubectl label nodes k8s-node01 nodeenv=pro
node/k8s-node01 labeled
[root@k8s-master01 ~]# kubectl label nodes k8s-node02 nodeenv=test
node/k8s-node02 labeled

#创建yaml文件
[root@k8s-master01 ~]# vim  pod-nodeselector.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-nodeselector
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.2
  nodeSelector:
    nodeenv: pro  #指定调度到具有nodeenv=pro标签的节点上

#创建pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  create -f pod-nodeselector.yaml 
pod/pod-nodeselector created
#查看pod调度到NODE的属性(确实是调度到node01节点上了)
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  get pods pod-nodeselector -n dev -o wide
NAME               READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-nodeselector   1/1     Running   0          66s   10.244.1.25   k8s-node01              

##如果是指定容器调度在不存在打有此标签的节点上,会导致pod无法正常运行,容器会报node
 selector匹配失败的提示

4.2 亲和性调度

定向调度的方式,使用起来非常方便,但是也有一定的问题,那就是如果没有满足条件的Node,那么Pod将不会被运行,即使在集群中还有可用Node列表也不行,这就限制了它使用的场景。基于以上问题,kubernetes还提供了一种亲和性调度(Affinity)。它在NodeSelector的基础之上进行了扩展,可以通过配置的形式,实现优先选择满足条件的Node进行调度,如果没有也可以调度到不满足条件的节点上,使调度更加灵活。

Affinity主要分三类:

nodeAffinity(node亲和性):以node为目标,解决pod可以调度到哪些node的问题podAffinity(pod亲和度):以pod为目标,解决pod可以和哪些已存在的pod部署在同一个拓扑域中的问题podAntiAffinity(pod反亲和性):以pod为目标,解决pod不能和哪些已存在的pod部署在同一个拓扑域中的问题

关于亲和性(反亲和性)使用场景的说明:

亲和性:如果两个应用频繁交互,那就有必要利用亲和性让两个应用尽可能的靠近,这样可以减少因网络通信而带来的性能损耗。

反亲和性:当应用的采用多副本部署时,有必要采用反亲和性让各个应用实例打散分布在各个node上,这样可以提高服务的高可用性。

NodeAffinity

NodeAffinity的可配置项:

pod.spec.affinity.nodeAffinity
  requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution  Node节点必须满足指定的所有规则才可以,相当于硬限制
    nodeSelectorTerms  节点选择列表
      matchFields   按节点字段列出的节点选择器要求列表
      matchexpressions   按节点标签列出的节点选择器要求列表(推荐)
        key    键
        values 值
        operator 关系符 支持Exists, DoesNotExist, In, NotIn, Gt, Lt
  preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 优先调度到满足指定的规则的Node,相当于软限制 (倾向)
    preference   一个节点选择器项,与相应的权重相关联
      matchFields   按节点字段列出的节点选择器要求列表
      matchexpressions   按节点标签列出的节点选择器要求列表(推荐)
        key    键
        values 值
        operator 关系符 支持In, NotIn, Exists, DoesNotExist, Gt, Lt
	weight 倾向权重,在范围1-100。


#关系符的使用说明:
- matchexpressions:
  - key: nodeenv              # 匹配存在标签的key为nodeenv的节点
    operator: Exists
  - key: nodeenv              # 匹配标签的key为nodeenv,且value是"xxx"或"yyy"的节点
    operator: In
    values: ["xxx","yyy"]
  - key: nodeenv              # 匹配标签的key为nodeenv,且value大于"xxx"的节点
    operator: Gt
    values: "xxx"

例:演示requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

创建pod-nodeaffinity-required.yaml

[root@k8s-master01 ~]# vim pod-nodeaffinity-required.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-nodeaffinity-required
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.2
  affinity:  #亲和性设置
    nodeAffinity: #设置node亲和性
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 硬限制
        nodeSelectorTerms:
        - matchexpressions:  #匹配env的值在["xxx","yyy"]中的标签
          - key: nodeenv
            operator: In
            values: ["xxx","yyy"]

#创建pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-nodeaffinity-required.yaml 
pod/pod-nodeaffinity-required created
#查看pod状态(失败状态)
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-nodeaffinity-required -n dev -o wide
NAME                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP       NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-nodeaffinity-required   0/1     Pending   0          8m50s                    
#查看pod详情(调度失败,提示node选择失败)
[root@k8s-master01 ~]# kubectl describe pods pod-nodeaffinity-required -n dev 
Events:
  Type     Reason            Age                   From               Message
  ----     ------            ----                  ----               -------
  Warning  FailedScheduling  11s (x10 over 9m25s)  default-scheduler  0/3 nodes are available: 1 node(s) had taint {node-role.kubernetes.io/master: }, that the pod didn't tolerate, 2 node(s) didn't match Pod's node affinity/selector.
#停止pod,修改文件内容,将values:["xxx","yyy"]--->["pro","yyy"]
[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete -f pod-nodeaffinity-required.yaml 
pod "pod-nodeaffinity-required" deleted
[root@k8s-values: ["pro","yyy"]
#再次创建
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-nodeaffinity-required.yaml 
pod/pod-nodeaffinity-required created
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-nodeaffinity-required -n dev -o wide
NAME                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-nodeaffinity-required   1/1     Running   0          4s    10.244.1.26   k8s-node01              

例:演示preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

创建pod-nodeaffinity-preferred.yaml

[root@k8s-master01 ~]# vim pod-nodeaffinity-preferred.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-nodeaffinity-preferred
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.2
  affinity: #亲和性设置
    nodeAffinity: #设置node亲和性
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 软限制
      - weight: 1
        preference:
          matchexpressions: #匹配env的值在["xxx","yyy"]中的标签(当前环境没有)
          - key: nodeenv
            operator: In
            values:  ["xxx","yyy"]
#创建pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  create -f pod-nodeaffinity-preferred.yaml 
pod/pod-nodeaffinity-preferred created
#查看pod发现运行成功
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod pod-nodeaffinity-preferred -n dev
NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-nodeaffinity-preferred   1/1     Running   0          20s

NodeAffinity规则设置的注意事项:

        如果同时定义了nodeSelector和nodeAffinity,那么必须两个条件都得到满足,Pod才能运行在指定的Node上    如果nodeAffinity指定了多个nodeSelectorTerms,那么只需要其中一个能够匹配成功即可    如果一个nodeSelectorTerms中有多个matchexpressions ,则一个节点必须满足所有的才能匹配成功    如果一个pod所在的Node在Pod运行期间其标签发生了改变,不再符合该Pod的节点亲和性需求,则系统将忽略此变化

PodAffinity

PodAffinity实现以运行Pod为参照,实现让新创建的Pod跟参照Pod在一个区域的功能,PodAffinity的可配置项如下:

pod.spec.affinity.podAffinity
  requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution  硬限制
    namespaces       指定参照pod的namespace
    topologyKey      指定调度作用域
    labelSelector    标签选择器
      matchexpressions  按节点标签列出的节点选择器要求列表(推荐)
        key    键
        values 值
        operator 关系符 支持In, NotIn, Exists, DoesNotExist.
      matchLabels    指多个matchexpressions映射的内容
  preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 软限制
    podAffinityTerm  选项
      namespaces      
      topologyKey
      labelSelector
        matchexpressions  
          key    键
          values 值
          operator
        matchLabels 
    weight 倾向权重,在范围1-100


topologyKey用于指定调度时作用域,例如:
    如果指定为kubernetes.io/hostname,那就是以Node节点为区分范围
	如果指定为beta.kubernetes.io/os,则以Node节点的操作系统类型来区分

例:演示requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

首先创建一个参照Pod,yaml文件如下:

[root@k8s-master01 ~]# vim pod-podaffinity-target.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-podaffinity-target
  namespace: dev
  labels:
    podenv: pro #设置标签
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.2
  nodeName: k8s-node01   #将目标pod明确指定到node01上

#创建pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  create -f pod-podaffinity-target.yaml 
pod/pod-podaffinity-target created
#查看pod状态
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  get pods pod-podaffinity-target -n dev
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-podaffinity-target   1/1     Running   0          35s

创建pod-podaffinity-required.yaml,内容如下:

[root@k8s-master01 ~]# vim pod-podaffinity-required.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-podaffinity-required
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.2
  affinity: #亲和性设置
    podAffinity: #设置pod亲和性
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 硬限制
      - labelSelector:
          matchexpressions: #匹配env的值在["xxx","yyy"]中的标签
          - key: podenv
            operator: In
            values: ["xxx","yyy"]
        topologyKey: kubernetes.io/hostname

以上配置表达的意思是:新Pod必须要与拥有标签nodeenv=xxx或者nodeenv=yyy的pod在同一Node上,显然现在没有这样的pod,可以来运行测试一下。

#创建pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  create -f pod-podaffinity-required.yaml 
pod/pod-podaffinity-required created
#查看pod状态(未运行成功)
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  get pods pod-podaffinity-required -n dev
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-podaffinity-required   0/1     Pending   0          21s

#查看pod详情
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  describe pods pod-podaffinity-required -n dev
Events:
  Type     Reason            Age               From               Message
  ----     ------            ----              ----               -------
  Warning  FailedScheduling  9s (x2 over 97s)  default-scheduler  0/3 nodes are available: 1 node(s) had taint {node-role.kubernetes.io/master: }, that the pod didn't tolerate, 2 node(s) didn't match pod affinity rules.
#出现报错,意思是新pod必须要与拥有标签nodeenv=xxx或者nodeenv=yyy的pod在同一Node上

#修改 values:["xxx","yyy"] 为 values:["pro","yyy"]
[root@k8s-master01 ~]# cat pod-podaffinity-required.yaml
values: ["pro","yyy"]

#重新创建pod并查看效果
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  delete -f pod-podaffinity-required.yaml 
pod "pod-podaffinity-required" deleted
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  create -f pod-podaffinity-required.yaml 
pod/pod-podaffinity-required created
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  get pods pod-podaffinity-required -n dev
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-podaffinity-required   1/1     Running   0          16s

#PodAffinity的 preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution,就不再演示。

PodAntiAffinity

PodAntiAffinity主要实现以运行Pod为参照,让新创建的Pod跟参照Pod不在一个区域中的功能。它的配置方式和选项跟PodAffinity是一样的,直接测试,这里继续使用上个案例中目标pod.

[root@k8s-master01 ~]# kubectl  get pods -n dev -o wide --show-labels
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES   LABELS
pod-podaffinity-required   1/1     Running   0          15h   10.244.1.30   k8s-node01                          
pod-podaffinity-target     1/1     Running   0          15h   10.244.1.29   k8s-node01                          podenv=pro

创建pod-podantiaffinity-required.yaml内容如下:

[root@k8s-master01 ~]# cat pod-podantiaffinity-required.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-podantiaffinity-required
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.2
  affinity: #亲和性设置
    podAntiAffinity: #设置pod亲和性
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 硬限制
      - labelSelector:
          matchexpressions: #匹配podenv的值在["pro"]中的标签
          - key: podenv
            operator: In
            values: ["pro"]
        topologyKey: kubernets.io/hostname

yaml配置中的意思是:新的pod必须要与拥有标签nodeenv=pro的pod不在同一个Node上。

#创建pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  create -f pod-podantiaffinity-required.yaml 
pod/pod-podantiaffinity-required created
#查看pod,pod调度到了node02上
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  get pods pod-podantiaffinity-required -n dev -o wide
NAME                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-podantiaffinity-required   1/1     Running   0          29s   10.244.2.14   k8s-node02              

4.3 污点和容忍

污点(Taints)

前面的调度方式都是站在Pod的角度上,通过在Pod上添加属性,来确定Pod是否要调度到指定的Node上,我们也可以站在Node的角度上,通过在Node上添加污点属性,来决定是否允许Pod调度过来。

Node被设置上污点之后就和Pod之间存在一种相斥的关系,进而拒绝Pod调度进来,甚至可以将已存在的Pod驱逐出去。

污点的格式为:key=value:effect,key和value是污点的标签,effect描述污点的作用,支持如下三个选项:

PreferNoSchedule:kubernetes将尽量避免吧Pod调度到具有该污点的Node上,除非没有其他节点可调度NoSchedule:kubernetes将不会把Pod调度到具有该污点的Node上,但不会影响当前Node上已存在的PodNoExecute:kubernetes将不会吧Pod调度到具有该污点的Node上,同时也会将Node上已存在的Pod驱离

 使用kubectl设置和去除污点的命令示例如下:

# 设置污点
kubectl taint nodes k8s-node01 key=value:effect

# 去除污点
kubectl taint nodes k8s-node01 key:effect-

# 去除所有污点
kubectl taint nodes k8s-node01 key-

演示污点的效果:

1. 准备节点node01(为了演示效果更加明显,暂时停止node02节点)
2. 为node01节点设置一个污点: tag=heima:PreferNoSchedule;然后创建pod1( pod1 可以 )
3. 修改为node01节点设置一个污点: tag=heima:NoSchedule;然后创建pod2( pod1 正常 pod2 失败 )
4. 修改为node01节点设置一个污点: tag=heima:NoExecute;然后创建pod3 ( 3个pod都失败 )


#为node01设置污点(PreferNoSchedule)
[root@k8s-master01 ~]# kubectl taint nodes k8s-node01 tag=xiaohan:PreferNoSchedule
node/k8s-node01 tainted

#创建pod1
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  run taint1 --image=nginx:1.17.2 -n dev
pod/taint1 created
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  get pods -n dev -o wide
NAME     READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES
taint1   1/1     Running   0          17s   10.244.1.31   k8s-node01              

#为node01设置污点(取消PreferNoSchedule,设置NoSchedule)
[root@k8s-master01 ~]# kubectl taint nodes k8s-node01 tag:PreferNoSchedule-
node/k8s-node01 untainted
[root@k8s-master01 ~]# kubectl taint nodes k8s-node01 tag=xiaohan:NoSchedule
node/k8s-node01 tainted

#创建pod2
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  run taint2 --image=nginx:1.17.2 -n dev
pod/taint2 created
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods  -n dev -o wide
NAME     READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES
taint1   1/1     Running   0          11m   10.244.1.31   k8s-node01              
taint2   0/1     Pending   0          53s                             

#为node01设置污点(取消NoSchedule,设置NoExecute)
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  taint nodes k8s-node01 tag:NoSchedule-
node/k8s-node01 untainted
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  taint nodes k8s-node01 tag=xiaohan:NoExecute
node/k8s-node01 tainted

#创建pod3
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  get pods taint3 -n dev -o wide
NAME     READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP       NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
taint3   0/1     Pending   0          87s                    

注:使用kubeadm搭建的集群,默认就会给master节点添加一个污点标记,所以pod不会调度到master节点。

容忍(Toleration)

污点的作用可以在node上添加污点用于拒绝pod调度上来,但是如果想将一个pod调度到一个有污点的node上去,这时候就要用到容忍。污点就是拒绝,容忍就是忽略,Node通过污点拒绝pod调度上去,Pod通过容忍忽略拒绝。

例:创建pod-toleration.yaml

[root@k8s-master01 ~]# vim pod-toleration.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-toleration
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.2
  tolerations:  #添加容忍
  - key: "tag"  #要容忍的污点的key
    operator: "Equal" #操作符
    value: "xiaohan"  #容忍的污点的value
    effect: "NoExecute" #添加容忍的规则,这里必须喝标记的污点规则相同

#添加容忍后的pod,之前已经给node01节点打上NoExecute的污点,正常情况下pod是调度不上去的,现在添加了容忍是可以调度的
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-toleration.yaml 
pod/pod-toleration created
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  get pods -n dev -o wide
NAME             READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-toleration   1/1     Running   0          15s   10.244.1.33   k8s-node01              

容忍的详情配置如下:

[root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod.spec.tolerations
......
FIELDS:
   key       # 对应着要容忍的污点的键,空意味着匹配所有的键
   value     # 对应着要容忍的污点的值
   operator  # key-value的运算符,支持Equal和Exists(默认)
   effect    # 对应污点的effect,空意味着匹配所有影响
   tolerationSeconds   # 容忍时间, 当effect为NoExecute时生效,表示pod在Node上的停留时间
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