Kubernetes学习之路

第一章 Kubernetes学习入门之Container(容器)、Pod(小组)和node(节点)概念

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前言

在 Kubernetes 中，Pod 是一个包含一个或多个容器(Container)的调度单元。因此，可以说一个 Pod 包含了一个或多个容器(Container)。具体来说：

单容器 Pod：如果 Pod 只有一个容器(Container)，那么这个 Pod 实际上就只包含一个容器(Container)。
多容器 Pod：如果 Pod 中有多个容器(Container)，这些容器(Container)在同一个 Pod 内部共享网络和存储资源，并且它们通常一起运行以实现某种共同的功能或服务。

简言之，Pod 是 Kubernetes 中的一个封装单位，里面可以包含一个或多个容器(Container)。通过这种方式，Kubernetes 可以管理和协调容器的运行环境和资源共享。而node是节点，一个节点又包含多个pod。

一、Container（容器）

定义：容器是一个轻量级的、独立的执行环境，封装了应用程序(app)及其所有依赖，包括库、配置文件和环境变量。容器通过虚拟化技术共享操作系统内核，但彼此之间相互隔离。它使用namespace隔离不同的软件运行环境，并通过镜像自包含软件的运行环境，从而使得容器可以很方便的在任何地方运行。

功能：容器可以在任何支持容器的环境中运行，确保应用程序在不同环境中的一致性。它们提供了快速的启动时间、低开销和高效的资源利用。

在Kubernetes必须要使用Pod来管理容器，每个Pod可以包含一个或多个容器。

二、Pod（小组）

定义：Pod 是 Kubernetes 中的一个基本调度单元，它是一个或多个容器的集合，这些容器共享网络和存储资源。

功能：

• 共享网络：Pod 中的所有容器共享一个 IP 地址和端口空间，这意味着它们可以通过 localhost 直接通信。
• 共享存储：Pod 中的容器可以挂载同一个存储卷，实现数据的共享和持久化。
• 调度：Kubernetes 调度器会将 Pod 分配到集群中的节点上运行。
• 生命周期管理：Pod 提供了一个生命周期管理的视角，可以通过它来管理容器的启动、停止和滚动更新等。
  

1.单容器 Pod

单容器 Pod 是 Kubernetes 中最简单的 Pod 类型，其中仅包含一个容器。这个容器运行应用程序或服务，Pod 提供容器所需的环境和资源。单容器 Pod 的配置相对简单，适用于没有特殊需求的场景。以下是一个简单的单容器 Pod

示例：运行一个 Nginx 服务器
假设你要部署一个 Web 服务器，使用 Nginx 作为容器化的 Web 服务器。

YAML 配置示例

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

解释：

• metadata.name：Pod 的名称为 nginx-pod。
• spec.containers：定义了一个容器的列表，这里只有一个容器。
• name：容器的名称为 nginx。
• image：指定容器使用的镜像，这里是 nginx:latest。
• ports：指定容器暴露的端口，这里是 80（Nginx 的默认端口）。

优势：
简化管理：单容器 Pod 比多容器 Pod 更简单，适合那些不需要多个协同工作的容器的应用场景。
资源隔离：虽然单容器 Pod 不需要处理多个容器的协作，但它仍然提供了与其他 Pod 的资源隔离。
快速部署：设置和管理较为简单，适合快速启动和测试应用。
在实际使用中，单容器 Pod 常用于简单的应用服务、实验性项目、学习和测试等场景。

2.多容器 Pod

在 Kubernetes 中，多容器 Pod 是一种常见的设计模式，通常用于需要多个容器协同工作的场景。以下是一个常见的多容器 Pod 案例：

示例：日志收集
假设你有一个应用程序容器和一个日志收集容器。应用程序容器运行实际的应用，而日志收集容器负责从应用程序容器中提取日志并将其发送到日志存储服务。

1. 应用程序容器：运行 Web 服务器应用，如 Nginx。
2. 日志收集容器：一个专门的日志代理容器，比如 Fluentd，用于收集和处理日志。

YAML 配置示例
以下是一个 Kubernetes Pod 的 YAML 配置示例，展示了如何在同一个 Pod 中运行这两个容器：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: webserver-logging
spec:
  containers:
    - name: webserver
      image: nginx:latest
      volumeMounts:
        - name: log-volume
          mountPath: /var/log/nginx
    - name: log-collector
      image: fluentd:latest
      volumeMounts:
        - name: log-volume
          mountPath: /var/log/nginx
  volumes:
    - name: log-volume
      emptyDir: {}

解释：

• webserver 容器：运行 Nginx 服务器，并将日志写入 /var/log/nginx 目录。
• log-collector 容器：运行 Fluentd 代理，从与 webserver 容器相同的日志目录 /var/log/nginx
  中读取日志，并将其发送到日志存储服务。

优势：
资源共享：这两个容器共享同一个卷 log-volume，允许 log-collector 直接访问 webserver 的日志。
简化配置：通过在同一个 Pod 内部运行这两个容器，可以确保它们在同一个网络和存储上下文中运行，简化了配置和通信。
这种多容器 Pod 设计模式非常适合需要紧密集成和协作的场景，比如日志收集、监控、数据处理等。

三、Container（容器）和 Pod （小组）的关系

容器是 Pod 的组成部分：在 Kubernetes 中，一个 Pod 可能包含一个或多个容器。多个容器在同一个 Pod 中通常具有紧密的协作关系，比如一个容器提供服务，另一个容器处理日志。
Pod 提供容器的共享资源：所有在同一 Pod 中的容器共享网络和存储资源，提供了容器之间的协作机制。
所以分为单容器 Pod和多容器 Pod

四、node（节点）

Node是Pod真正运行的主机，可以物理机，也可以是虚拟机。为了管理Pod，每个Node节点上至少要运行container runtime（比如docker或者rkt）、kubelet和kube-proxy服务。

Node 是 Kubernetes 集群中的一个物理或虚拟机器，它是运行 Pod 的计算资源的提供者。Node 可以是物理服务器、虚拟机，或者云服务提供的计算实例。每个 Node 上都运行一个 Kubernetes 组件——kubelet，它负责管理 Node 上的 Pods 和容器的生命周期。

Node 的主要作用包括：

• 资源提供：提供 CPU、内存、存储等资源供 Pods 使用。
• 调度目标：Pods 被调度到特定的 Node 上执行。
• 管理与监控：通过 kubelet 监控和管理 Node 上的 Pods 和容器。

总结

Pod 是在 Node 上运行的容器组，而容器是 Pod 内部实际运行应用程序的单元。Node 提供了运行这些 Pods 和 Containers 的基础设施和资源。