12. Pod 从入门到深入理解（一）

本章讲解知识点

• Pod 的定义和组成
• 静态 Pod
• 使用 Pod 原因与好处

<br>

1. Pod 的定义和组成

1.1 基本概念

Pod 是 Kubernetes 中最小的可部署的单元。Pod 可以包含一个或多个紧密关联的容器，并共享同一个网络和存储空间等资源。Pod 是 Kubernetes 中的一个抽象层，它封装了一个或多个容器，并提供了一个单一的部署单位，即 Pod，使得这些容器能够协同工作。

Pod 的组成包括：

• 容器：Pod 中包含一个或多个容器，每个容器都运行着一个应用程序或服务。同时每个 Pod 都有一个最基本的 Pause 容器。
• 共享存储卷：Pod 中的所有容器可以共享同一个存储卷 Volume，这样它们就可以在运行时共享数据。
• 网络命名空间：每个 Pod 内部容器共享网络命名空间 Network Namespace，这使得 Pod 中的所有容器可以使用同一个 IP 地址和端口空间，从而实现容器间的通信。
• IP地址：每个 Pod 都有自己的 IP 地址，这使得 Pod 之间可以通过该 IP 地址进行通信。
• 生命周期：Pod 有自己的生命周期，从创建到删除。在生命周期中，Pod 可以被创建、更新和删除，以及进行自动伸缩和滚动更新等操作。

需要注意的是，Pod 并不是一个持久的实体，而是一个运行时的实例。当 Pod 中的所有容器终止运行时，Pod 也将被删除。因此，在使用 Pod 时需要考虑容器之间的紧密关联以及 Pod 的生命周期等因素。

1.2 小实验

来创建和部署我们的第一个 Pod

在 Kubernetes 中，可以使用Kubernetes命令行工具（kubectl）来创建和部署 Pod。下面，我们将介绍这种方法。

使用 kubectl 创建和部署 Pod：

1.创建一个 my-first-pod.yaml 文件并填入以下内容，即 Pod 定义文件。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-first-pod
spec:
  containers:
    - name: my-first-container
      image: nginx:latest
      ports:
        - containerPort: 80

2.使用 kubectl create 创建 Pod：

kubectl create -f my-first-pod.yaml

[root@master mtuser]# kubectl create -f my-first-pod.yaml
pod/my-first-pod created

3.这将根据 my-first-pod.yaml 文件中的定义创建一个 Pod，并将其部署到 Kubernetes 集群中。可以使用以下命令查看 Pod。

kubectl get pods

[root@master mtuser]# kubectl get pods
NAME           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
my-first-pod   1/1     Running   0          40s

4.如果需要更新Pod的定义，如更改镜像版本、端口号，可以编辑 my-first-pod.yaml 文件，并使用以下命令进行更新：

kubectl apply -f my-first-pod.yaml

当然也可以使用 kubectl edit 命令直接编辑 Pod，:wq 保存退出后 Pod 将自动更新。

1.3. 常用参数解释

Kubernetes 中的 Pod 是由一个或多个容器组成的，而 Pod 的定义文件包括许多不同的参数，下面是一些常用的 Pod 定义文件参数及其解释：

• version：版本号，例如 v1。参数必选。
• kind：资源类型，例如 Pod。参数必选。
• metadata：Pod 的元数据。
• metadata.name：Pod 名称。参数必选。如 my-first-pod
• metadata.namespace：Pod 命名空间。默认为 default。
• metadata.labels：用于标记 Pod 的标签，可以用于选择和管理 Pod。
• metadata.annotations：用于注释 Pod 的注释，包含一些额外的元数据信息。
• spec：Pod 中容器的详细定义。
• spec.containers：Pod 中的容器列表。
• spec.containers.name：容器名称。参数必选。如 my-first-container
• spec.containers.image：容器镜像名称。参数必选。如 nginx:latest
• spec.restartPolicy：容器失败后的重启策略，包括 Always（总是重启）、OnFailure（失败后重启）、Never（不重启）等选项。

我们发现，其实一个 Pod 定义只要有必选参数即可，其他参数 Kubernetes 会帮我们自动生成，值为默认即可。

Pod 参数还有很多，我们不急，在学习的过程中会慢慢讲解。

1.4. Pod 定义文件发生的变化

我们输入以下命令来看看 Pod 的信息：

kubectl edit pod my-first-pod

# Please edit the object below. Lines beginning with a '#' will be ignored,
# and an empty file will abort the edit. If an error occurs while saving this file will be
# reopened with the relevant failures.
#
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  creationTimestamp: "2023-02-23T21:57:25Z"
  name: my-first-pod
  namespace: default
  resourceVersion: "220558"
  selfLink: /api/v1/namespaces/default/pods/my-first-pod
  uid: 4406f2a6-872a-4e3c-8250-2ed3da0a1882
spec:
  containers:
  - image: nginx:latest
    imagePullPolicy: Always
    name: my-first-container
    ports:
    - containerPort: 80
      protocol: TCP
    resources: {}
    terminationMessagePath: /dev/termination-log
    terminationMessagePolicy: File
    volumeMounts:
    - mountPath: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount
      name: default-token-rfwmj
      readOnly: true
  dnsPolicy: ClusterFirst
  enableServiceLinks: true
  nodeName: node1
  priority: 0
  restartPolicy: Always
  schedulerName: default-scheduler
  securityContext: {}
  serviceAccount: default
  serviceAccountName: default
  terminationGracePeriodSeconds: 30
  tolerations:
  - effect: NoExecute
    key: node.kubernetes.io/not-ready
    operator: Exists
    tolerationSeconds: 300
  - effect: NoExecute
    key: node.kubernetes.io/unreachable
    operator: Exists
    tolerationSeconds: 300
  volumes:
  - name: default-token-rfwmj
    secret:
      defaultMode: 420
      secretName: default-token-rfwmj
status:
  conditions:
  - lastProbeTime: null
    lastTransitionTime: "2023-02-23T22:15:38Z"
    status: "True"
    type: Initialized
  - lastProbeTime: null
    lastTransitionTime: "2023-02-23T22:15:59Z"
    status: "True"
    type: Ready
  - lastProbeTime: null
    lastTransitionTime: "2023-02-23T22:15:59Z"
    status: "True"
    type: ContainersReady
  - lastProbeTime: null
    lastTransitionTime: "2023-02-23T21:57:26Z"
    status: "True"
    type: PodScheduled
  containerStatuses:
  - containerID: docker://7d249e739e8ed9ab9f8fb556cb07c01a4fde8ad93f0ee92243678eb0ac4bdeca
    image: nginx:latest
    imageID: docker-pullable://nginx@sha256:0d17b565c37bcbd895e9d92315a05c1c3c9a29f762b011a10c54a66cd53c9b31
    lastState: {}
    name: my-first-container
    ready: true
    restartCount: 0
    state:
      running:
        startedAt: "2023-02-23T22:15:59Z"
  hostIP: 192.168.18.130
  phase: Running
  podIP: 10.244.1.49
  qosClass: BestEffort
  startTime: "2023-02-23T22:15:38Z"

本来我们创建的 Pod 参数很少，运行起来后，Kubernetes 帮助我们填充了不少内容。最重要的三个部分分别为：metadata、spec、status，可以帮助我们获取该 Pod 的不少运行信息，如容器的运行状态、时间等。这些信息可以有效帮助我们定位问题。

我们还有一种方式也可以看到 Pod 创建出来的信息：

输入以下命令：

kubectl describe pod my-first-pod

[root@master mtuser]# kubectl describe pod my-first-pod
Name:         my-first-pod
Namespace:    default
Priority:     0
Node:         node1/192.168.18.130
Start Time:   Thu, 23 Feb 2023 17:15:38 -0500
Labels:       <none>
Annotations:  <none>
Status:       Running
IP:           10.244.1.49
Containers:
  my-first-container:
    Container ID:   docker://7d249e739e8ed9ab9f8fb556cb07c01a4fde8ad93f0ee92243678eb0ac4bdeca
    Image:          nginx:latest
    Image ID:       docker-pullable://nginx@sha256:0d17b565c37bcbd895e9d92315a05c1c3c9a29f762b011a10c54a66cd53c9b31
    Port:           80/TCP
    Host Port:      0/TCP
    State:          Running
      Started:      Thu, 23 Feb 2023 17:15:59 -0500
    Ready:          True
    Restart Count:  0
    Environment:    <none>
    Mounts:
      /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from default-token-rfwmj (ro)
Conditions:
  Type              Status
  Initialized       True
  Ready             True
  ContainersReady   True
  PodScheduled      True
Volumes:
  default-token-rfwmj:
    Type:        Secret (a volume populated by a Secret)
    SecretName:  default-token-rfwmj
    Optional:    false
QoS Class:       BestEffort
Node-Selectors:  <none>
Tolerations:     node.kubernetes.io/not-ready:NoExecute for 300s
                 node.kubernetes.io/unreachable:NoExecute for 300s
Events:
  Type    Reason     Age        From               Message
  ----    ------     ----       ----               -------
  Normal  Scheduled  6m43s      default-scheduler  Successfully assigned default/my-first-pod to node1
  Normal  Pulling    <invalid>  kubelet, node1     Pulling image "nginx:latest"
  Normal  Pulled     <invalid>  kubelet, node1     Successfully pulled image "nginx:latest"
  Normal  Created    <invalid>  kubelet, node1     Created container my-first-container
  Normal  Started    <invalid>  kubelet, node1     Started container my-first-container

在 kubectl describe 命令返回的结果中，你可以清楚地看到这个 Pod 的详细信息，比如它的 IP 地址等等。其中，有一个部分值得你特别关注，它就是 Events（事件）。在 Kubernetes 执行的过程中，对 API 对象的所有重要操作，都会被记录在这个对象的 Events 里，并且显示在 kubectl describe 指令返回的结果中。比如，对于这个 Pod，我们可以看到它被创建之后，被调度器调度（Successfully assigned）到了 node1，拉取了指定的镜像（pulling image），然后启动了 Pod 里定义的容器（Started container）。所以，这个部分正是我们将来进行 Debug 的重要依据。如果有异常发生，你一定要第一时间查看这些 Events，往往可以看到非常详细的错误信息。

我们来小结一下刚才使用到的命令：

kubectl create -f my-first-pod.yaml  //创建资源
kubectl apply -f my-first-pod.yaml  //更新资源
kubectl delete -f my-first-pod.yaml  //删除资源

kubectl get pods  //查看 Pod
kubectl edit pod my-first-pod  //编辑 Pod，如果更新了里面的内容，Pod 也会重建更新
kubectl describe pod my-first-pod  //描述 Pod 详细信息
kubectl delete pod my-first-pod  //删除 Pod

1.5. 一个 Pod 多个容器演示

最开始的例子，我们是一个 Pod 里创建了一个容器，接下来我们试试一个 Pod 里运行多个容器。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-first-pod
spec:
  containers:
    - name: my-first-container
      image: nginx:latest
      ports:
        - containerPort: 80
    - name: my-second-container
      image: redis:latest
      ports:
        - containerPort: 90

执行命令：

[root@master mtuser]# kubectl delete -f my-first-pod.yaml
pod "my-first-pod" deleted
[root@master mtuser]# kubectl create -f my-first-pod.yaml
pod/my-first-pod created

[root@master mtuser]# kubectl get pods
NAME           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
my-first-pod   2/2     Running   0          29s

我们成功实现了一个 Pod 里运行两个容器。我们通常将，