k8s中service资源与pod详解

详细讲解了关于service的访问端口，与pod拉取镜像与管理资源

人无在始终

1947人浏览 · 2022-12-03 18:39:58

人无在始终 · 2022-12-03 18:39:58 发布

文章目录

一、Service
二、pod详解
三、资源配额

一、Service

通过上节课的学习，已经能够利用Deployment来创建一组Pod来提供具有高可用性的服务。
虽然每个Pod都会分配一个单独的Pod IP，然而却存在如下两问题：
• Pod IP 会随着Pod的重建产生变化
• Pod IP 仅仅是集群内可见的虚拟IP，外部无法访问

这样对于访问这个服务带来了难度。因此，kubernetes设计了Service来解决这个问题。
Service可以看作是一组同类Pod对外的访问接口。借助Service，应用可以方便地实现服务发现和负载均衡。

在这里插入图片描述

1、创建集群内部可访问的Service

# 暴露Service
[root@master ~]# kubectl expose deploy nginx --name=svc-nginx1 --type=ClusterIP --port=80 --target-port=80 -n dev
service/svc-nginx1 exposed

# 查看service
[root@master ~]# kubectl get svc svc-nginx1 -n dev -o wide
NAME         TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE     SELECTOR
svc-nginx1   ClusterIP   10.109.179.231   <none>        80/TCP    3m51s   run=nginx

# 这里产生了一个CLUSTER-IP，这就是service的IP，在Service的生命周期中，这个地址是不会变动的
# 可以通过这个IP访问当前service对应的POD
[root@master ~]# curl 10.109.179.231:80
<!DOCTYPE html><html><head><title>Welcome to nginx!</title></head><body><h1>Welcome to nginx!</h1>
.......</body></html>

2、创建集群外部也可访问的Service

上面创建的Service的type类型为ClusterIP，这个ip地址只用集群内部可访问# 如果需要创建外部也可以访问的Service，需要修改type为NodePort

[root@master ~]# kubectl expose deploy nginx --name=svc-nginx2 --type=NodePort --port=80 --target-port=80 -n dev
service/svc-nginx2 exposed
# 此时查看，会发现出现了NodePort类型的Service，而且有一对Port（80:31928/TC）
[root@master ~]# kubectl get svc  svc-nginx2  -n dev -o wide
NAME          TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE    SELECTOR
svc-nginx2    NodePort    10.100.94.0      <none>        80:31928/TCP   9s     run=nginx
# 接下来就可以通过集群外的主机访问 节点IP:31928访问服务了# 例如在的电脑主机上通过浏览器访问下面的地址http://192.168.100.10:31928/
删除Service
[root@master ~]# kubectl delete svc svc-nginx-1 -n dev
service "svc-nginx-1" deleted

3、配置方式编写

创建一个svc-nginx.yaml，内容如下：

[root@master ~]# cat svc-nginx1.yml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:  //定义名称和别名空间
  name: svc-nginx
  namespace: lty
spec:
  clusterIP: 10.107.179.231  //ip
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  selector:
    run: nginx
  type: ClusterIP  //网络类型

然后就可以执行对应的创建和删除命令了：

创建：
[root@master ~]# kubectl create -f svc-nginx1.yml
service/svc-nginx created
[root@master ~]# kubectl get svc -n lty
NAME        TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
svc-nginx   ClusterIP   10.107.179.231   <none>        80/TCP    49s

删除：
[root@master ~]# kubectl delete -f svc-nginx1.yml 
service "svc-nginx" deleted
[root@master ~]# kubectl get svc -n lty
No resources found in lty namespace.

二、pod详解

1、pod配置文件的资源列表

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 |I fNotPresent ]  #获取镜像的策略 ,从官网下
    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: <string> #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

#小提示：# 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   <string>    #会有如下格式的子目录
   kind <string>
   metadata     <Object>
   spec <Object>
   status       <Object>

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

在kubernetes中基本所有资源的一级属性都是一样的，主要包含5部分：
1、apiVersion 版本，由kubernetes内部定义，版本号必须可以用 kubectl api-versions 查询到
2、kind 类型，由kubernetes内部定义，版本号必须可以用 kubectl api-resources 查询到
3、metadata 元数据，主要是资源标识和说明，常用的有name、namespace、labels等
4、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细描述
5、status状态信息，里面的内容不需要定义，由kubernetes自动生成

在上面的属性中，spec是接下来研究的重点，继续看下它的常见子属性:
1、containers <[]Object> 容器列表，用于定义容器的详细信息
2、nodeName 根据nodeName的值将pod调度到指定的Node节点上
3、nodeSelector <map[]> 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
4、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
5、volumes <[]Object> 存储卷，用于定义Pod上面挂载的存储信息
6、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

本小节主要来研究pod.spec.containers属性，这也是pod配置中最为关键的一项配置。
//查询

[root@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:    //子目录
   name  <string>     # 容器名称
   image <string>     # 容器需要的镜像地址
   imagePullPolicy  <string> # 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 <Object>      # 资源限制和资源请求的设置

//基本配置

创建pod-base.yaml文件，内容如下
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-base
  namespace: test
  labels:
    user: user1
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
  - 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1.17.1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）

[root@master ~]# kubectl create -f pod-base.yaml 
pod/pod-base created
[root@master ~]# kubectl get pod -n test
NAME       READY   STATUS              RESTARTS   AGE
pod-base   0/2     ContainerCreating   0          12s
//查看下载的速度
[root@master ~]# kubectl describe pod pod-base -n tes

//镜像拉取

创建pod-imagepullpolicy.yaml文件：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-imagepullpolicy
  namespace: test
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    imagePullPolicy: Never
  - name: busybox
image: busybox:1.30

imagePullPolicy，用于设置镜像拉取策略，kubernetes支持配置三种拉取策略：

Always：总是从远程仓库拉取镜像（一直远程下载）
例如：[root@master ~]# cat /etc/containerd/config.toml | grep “sandbox_image”
sandbox_image = “registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.6”

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（本地有就本地本地没远程下载）
Never：只使用本地镜像，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（最终版本），默认策略是always

3、启动命令

在前面的案例中，一直有一个问题没有解决，就是的busybox容器一直没有成功运行，那么到底是什么原因导致这个容器的故障呢？

原来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。解决方法就是让其一直在运行，这就用到了command配置。

创建pod-command.yaml文件，内容如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-command1
  namespace: test
spec:
  containers:
  - name: nginx
   image: nginx:1.17.1
   imagePullPolicy: Never
  - name: busybox
image: busybox:1.30
imagePullPolicy: Never
command: ["/bin/sh","-c","touch /tmp/hello.txt;while true;do /bin/echo $(date +%T) >> /tmp/hello.txt; sleep 3; done;"]

command，用于在pod中的容器初始化完毕之后运行一个命令。

稍微解释下上面命令的意思：

“/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; while开启循环，每隔3秒向文件中写入当前时间

[root@master ~]# kubectl create -f pod-command.yaml 
pod/pod-command1 created
[root@master ~]# kubectl get pods -n test
pod-command1           2/2     Running             0               2s

进入pod中的busybox容器，查看文件内容
补充一个命令: 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
使用这个命令就可以进入某个容器的内部，然后进行相关操作了
比如，可以查看txt文件的内容

[root@master ~]# kubectl exec pod-command1 -n test -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
17:22:11
17:22:14
17:22:17
17:22:20
17:22:23
17:22:26

特别说明：
通过上面发现command已经可以完成启动命令和传递参数的功能，为什么这里还要提供一个args选项，用于传递参数呢?这其实跟docker有点关系，kubernetes中的command、args两项其实是实现覆盖Dockerfile中entrypoint的功能。

1 如果command和args均没有写，那么用Dockerfile的配置。
2 如果command写了，但args没有写，那么Dockerfile默认的配置会被忽略，执行输入的command
3 如果command没写，但args写了，那么Dockerfile中配置的ENTRYPOINT的命令会被执行，使用当前args的参数
4 如果command和args都写了，那么Dockerfile的配置被忽略，执行command并追加上args参数

//环境变量
创建pod-env.yaml文件：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-env
  namespace: test
spec:
  containers:
  - name: busybox
    image: busybox:1.30
    imagePullPolicy: Never
    command: ["/bin/sh","-c","while true;do /bin/echo $(date +%T);sleep 60; done;"]
    env:
    - name: "username"
      value: "admin"
    - name: "password"
      value: "redhat"

env，环境变量，用于在pod中的容器设置环境变量。

[root@master ~]# kubectl create -f pod-env.yaml 
pod/pod-env created
pod-env                1/1     Running            0               16s
[root@master ~]# kubectl exec pod-env -n test -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
admin
/ # echo $password
redhat
这种方式不是很推荐，推荐将这些配置单独存储在配置文件中，这种方式将在后面介绍。

4、port端口配置

本小节来介绍容器的端口设置，也就是containers的ports选项。
首先看下ports支持的子选项：

[root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod.spec.containers.ports
KIND:     Pod
VERSION:  v1
RESOURCE: ports <[ ]Object>
FIELDS:
   name         <string>  # 端口名称，如果指定，必须保证name在pod中是唯一的		
   containerPort<integer> # 容器要监听的端口(0<x<65536)
   hostPort     <integer> # 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       <string>  # 要将外部端口绑定到的主机IP(一般省略)
   protocol     <string>  # 端口协议。必须是UDP、TCP或SCTP。默认为“TCP”。

接下来，编写一个测试案例，创建pod-ports.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-ports
  namespace: test
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    imagePullPolicy: Never
    ports:
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
      protocol: TCP

[root@master ~]# kubectl create -f pod-ports.yaml 
pod/pod-ports created
[root@master ~]# kubectl get pod -n test
pod-ports              1/1     Running            0                10s
[root@master ~]# kubectl get pod pod-ports -n test -o yaml
......
spec:
  containers:
  - image: nginx:1.17.1
    imagePullPolicy: Never
    name: nginx
    ports:
    - containerPort: 80
      name: nginx-port
      protocol: TCP
访问容器中的程序需要使用的是Podip:containerPort
[root@master ~]# kubectl get pod pod-ports -n test -o wide
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE    NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-ports   1/1     Running   0          3m40s   10.244.1.16   node1   <none>           <none>
[root@master ~]# curl http://10.244.1.16:80

三、资源配额

容器中的程序要运行，肯定是要占用一定资源的，比如cpu和内存等，如果不对某个容器的资源做限制，那么它就可能吃掉大量资源，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，他有两个子选项：

limits：用于限制运行时容器的最大占用资源，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，容器将无法启动
可以通过上面两个选项设置资源的上下限。

接下来，编写一个测试案例，创建pod-resources.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-resources
  namespace: test
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    imagePullPolicy: Never
    resources:       //资源限制
      limits:     //资源限制（上限）
        cpu: "2"     //cpu限制，单位是core数
        memory: "10Gi"   //内存限制
      requests:     //请求资源
        cpu: "1"     
        memory: "10Mi"

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等形式

[root@master ~]# kubectl create -f pod-resources.yaml 
pod/pod-resources created
[root@master ~]# kubectl get pods -n test
pod-resources          1/1     Running            0                10s


先停止删除该pod
[root@master ~]# kubectl delete -f pod-resources.yaml 
pod "pod-resources" deleted

再编辑pod，修改resources.requests.memory的值为10Gi
[root@master ~]# vim pod-resources.yaml

[root@master ~]# kubectl create -f pod-resources.yaml
pod/pod-resources created
[root@master ~]# kubectl get pods -n test
pod-resources          0/1     Pending            0                16s
//用于创建的资源
[root@master ~]# kubectl describe pod pod-resources -n test
Warning  FailedScheduling  87s   default-scheduler  0/3 nodes are available: 1 node(s) had untolerated taint {node-role.kubernetes.io/control-plane: }, 3 Insufficient memory. preemption: 0/3 nodes are available: 1 Preemption is not helpful for scheduling, 2 No preemption victims found for incoming pod.

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