一、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：

1、pod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（post 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）

2、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中的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、创建和终止

Pod创建过程：

  1. 用户通过kubectl或其他api客户端提交需要创建的pod信息给apiServer

  2. apiServer开始生成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

  3. 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

  4. 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apiServer

  5. node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apiServer

  6. apiServer将接收到的pod状态信息存入etcd中

Pod终止过程：

  1. 用户向apiServer发送删除pod对象的命令

  2. 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

  3. 将pod标记为terminating状态

  4. kubelet在监控到pod对象转为terminating状态的同时启动pod关闭过程

  5. 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

  6. 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

  7. pod对象中的容器进程收到停止信号

  8. 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

  9. 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

二、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，后面的一个才能运行

初始化容器有很多的应用场景，下面列出的是最常见的几个：

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
接下来做一个案例，模拟下面这个需求：

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，事先规定好mysql(192.168.96.13)和redis(192.168.96.14)服务器的地址

创建pod-initcontainer.yaml，内容如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-initcontainer
  namespace: dev
spec:
  containers:

  - name: main-container
    image: nginx:1.17.1
    ports: 
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
      initContainers:
  - name: test-mysql
    image: busybox:1.30
    command: ['sh', '-c', 'until ping 192.168.96.13 -c 1 ; do echo waiting for mysql...; sleep 2; done;']
  - name: test-redis
    image: busybox:1.30
    command: ['sh', '-c', 'until ping 192.168.96.14 -c 1 ; do echo waiting for reids...; sleep 2; done;']

创建pod

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

查看pod

[root@master ~]# kubectl get pod pod-initcontainer -n dev
NAME                READY   STATUS     RESTARTS   AGE
pod-initcontainer   0/1     Init:0/2   0          4m39s

动态查看pod

[root@master ~]# kubectl get pods pod-initcontainer -n dev -w
NAME                READY   STATUS     RESTARTS   AGE
pod-initcontainer   0/1     Init:0/2   0          77s

接下来新开一个shell，为当前服务器新增两个ip，观察pod的变化 删除ip ip addr del 192.168.0.1 dev eth0

注意ip要和服务器在一个网段，可以先手动ping试试

[root@master ~]# ifconfig ens33:1 192.168.96.13 netmask 255.255.255.0 up
[root@master ~]# ifconfig ens33:2 192.168.96.14 netmask 255.255.255.0 up

动态查看pod 变化

[root@master ~]# kubectl get pods pod-initcontainer -n dev -w
NAME                READY   STATUS     RESTARTS   AGE
pod-initcontainer   0/1     Init:1/2   0          5s
pod-initcontainer   0/1     PodInitializing   0          27s
pod-initcontainer   1/1     Running           0          28s

三、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: 192.168.96.13 #主机地址
        scheme: HTTP #支持的协议，http或者https

接下来，以exec方式为例，演示下钩子函数的使用，创建pod-hook-exec.yaml文件，内容如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-hook-exec
  namespace: dev
spec:
  containers:

  - name: main-container
    image: nginx:1.17.1
    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@master ~]# kubectl create -f pod-hook-exec.yaml
pod/pod-hook-exec created

查看pod

[root@master ~]# 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          10s   10.244.1.23   node1   <none>           <none>

访问pod

[root@master ~]# curl 10.244.1.23:80
postStart...

四、容器探针

容器探针用于定期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提供了三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会根据pod的重启策略决定是否会重启容器。
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

startness probe：启动探针，由于部分服务启动过慢，所以会出现还没有启动就被存活探针检测到，而重启，如果没有成功，则其他探针不会生效

livenessProbe 决定是否重启容器，readinessProbe 决定是否将请求转发给容器，startness决定容器是否启动，其他探针是否开始工作。

1、上面三种探针目前均支持四种探测方式：

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

grpc：使用gRPC执行一个远程过程调用，目标应该实现gPRC检查，如果响应的状态不是“SERVING”，则认为成功。

特性状态： Kubernetes v1.27

示例

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: etcd-with-grpc
spec:
  containers:
  - name: etcd
    image: registry.k8s.io/etcd:3.5.1-0
    command: [ "/usr/local/bin/etcd", "--data-dir",  "/var/lib/etcd", "--listen-client-urls", "http://0.0.0.0:2379", "--advertise-client-urls", "http://127.0.0.1:2379", "--log-level", "debug"]
    ports:
    - containerPort: 2379
    livenessProbe:
      grpc:
        port: 2379
      initialDelaySeconds: 10

当使用 gRPC 探针时，需要注意以下一些技术细节：

  • 这些探针运行时针对的是 Pod 的 IP 地址或其主机名。 请一定配置你的 gRPC 端点使之监听于 Pod 的 IP 地址之上。
  • 这些探针不支持任何身份认证参数（例如 -tls）。
  • 对于内置的探针而言，不存在错误代码。所有错误都被视作探测失败。
  • 如果 ExecProbeTimeout 特性门控被设置为 false，则 grpc-health-probe 不会考虑 timeoutSeconds 设置状态（默认值为 1s）， 而内置探针则会在超时时返回失败。

下面以liveness probes为例，做几个演示：
方式一：Exec
创建pod-liveness-exec.yaml，内容如下

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-liveness-exec
  namespace: dev
spec:
  containers:

  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    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，观察效果

创建pod

[root@master ~]# kubectl create -f pod-liveness-exec.yaml
pod/pod-liveness-exec created

查看Pod详情

[root@master ~]# kubectl describe pods pod-liveness-exec -n dev
Events:
  Type     Reason     Age                From               Message

----     ------     ----               ----               -------

  Normal   Scheduled  <unknown>          default-scheduler  Successfully assigned dev/pod-liveness-exec to node1
  Normal   Pulled     16s (x2 over 40s)  kubelet, node1     Container image "nginx:1.17.1" already present on machine
  Normal   Created    16s (x2 over 40s)  kubelet, node1     Created container nginx
  Normal   Started    16s (x2 over 40s)  kubelet, node1     Started container nginx
  Normal   Killing    16s                kubelet, node1     Container nginx failed liveness probe, will be restarted
  Warning  Unhealthy  6s (x4 over 36s)   kubelet, node1     Liveness probe failed: /bin/cat: /tmp/hello.txt: No such file or directory

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，后面讲解）

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@master ~]# kubectl get pod pod-liveness-exec -n dev
NAME                READY   STATUS             RESTARTS   AGE
pod-liveness-exec   0/1     CrashLoopBackOff   6          5m21s

删除pod,并修改yaml文件中命令为 command: [“/bin/ls”,“/tmp”]

[root@master ~]# kubectl delete -f pod-liveness-exec.yaml
pod "pod-liveness-exec" deleted

发现启动成功，重启次数为1

[root@master ~]# kubectl get pod pod-liveness-exec -n dev
NAME                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-liveness-exec   1/1     Running   0          22s

方式二：TCPSocket

创建pod-liveness-tcpsocket.yaml，内容如下

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-liveness-tcpsocket
  namespace: dev
spec:
  containers:

  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    ports: 
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
      livenessProbe:
      tcpSocket:
        port: 8080 # 尝试访问8080端口

创建pod

[root@master ~]# kubectl create -f pod-liveness-tcpsocket.yaml
pod/pod-liveness-tcpsocket created

查看pod详情

[root@master ~]# kubectl describe pod pod-liveness-tcpsocket -n dev
Events:
  Type     Reason     Age                From               Message

----     ------     ----               ----               -------

  Normal   Scheduled  <unknown>          default-scheduler  Successfully assigned dev/pod-liveness-tcpsocket to node3
  Normal   Pulled     11s (x2 over 39s)  kubelet, node3     Container image "nginx:1.17.1" already present on machine
  Normal   Created    11s (x2 over 39s)  kubelet, node3     Created container nginx
  Normal   Started    11s (x2 over 38s)  kubelet, node3     Started container nginx
  Normal   Killing    11s                kubelet, node3     Container nginx failed liveness probe, will be restarted
  Warning  Unhealthy  1s (x4 over 31s)   kubelet, node3     Liveness probe failed: dial tcp 10.244.2.31:8080: i/o timeout

观察上面的信息，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@master ~]# kubectl get pod pod-liveness-tcpsocket -n dev
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-liveness-tcpsocket   1/1     Running   5          3m17s

删除pod，并修改yaml port: 80

[root@master ~]# kubectl delete -f pod-liveness-tcpsocket.yaml
pod "pod-liveness-tcpsocket" deleted

查看pod

[root@master ~]# kubectl get pod pod-liveness-tcpsocket -n dev
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-liveness-tcpsocket   1/1     Running   0          26s

方式三：HTTPGet

创建pod-liveness-httpget.yaml，内容如下

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-liveness-httpget
  namespace: dev
spec:
  containers:

  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    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或者https
        port: 80 #端口号
        path: /hello #URI地址

创建pod，观察效果

创建pod

[root@master ~]# kubectl create -f pod-liveness-httpget.yaml
pod/pod-liveness-httpget created

查看Pod详情

[root@master ~]# kubectl describe pod pod-liveness-httpget -n dev
Events:
  Type     Reason     Age                From               Message

----     ------     ----               ----               -------

  Normal   Scheduled  <unknown>          default-scheduler  Successfully assigned dev/pod-liveness-httpget to node2
  Normal   Pulled     18s (x3 over 75s)  kubelet, node2     Container image "nginx:1.17.1" already present on machine
  Normal   Killing    18s (x2 over 48s)  kubelet, node2     Container nginx failed liveness probe, will be restarted
  Normal   Created    17s (x3 over 75s)  kubelet, node2     Created container nginx
  Normal   Started    17s (x3 over 75s)  kubelet, node2     Started container nginx
  Warning  Unhealthy  8s (x7 over 68s)   kubelet, node2     Liveness probe failed: Get http://10.244.3.18:80/hello: net/http: request canceled while waiting for connection (Client.Timeout exceeded while awaiting headers)

观察上面信息，尝试访问路径，但是未找到,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@master ~]# kubectl get pod pod-liveness-httpget -n dev
NAME                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-liveness-httpget   1/1     Running   4          2m26s

删除pod ,修改yaml文件 path: /

[root@master ~]# kubectl delete -f pod-liveness-httpget.yaml
pod "pod-liveness-httpget" deleted

查看pod ,重启次数为0

[root@master ~]# kubectl get pod pod-liveness-httpget -n dev
NAME                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-liveness-httpget   1/1     Running   0          19s

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，在这里一并解释下：

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

例子

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-liveness-httpget
  namespace: dev
spec:
  containers:

  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    ports:
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
      livenessProbe:
      httpGet:
        scheme: HTTP
        port: 80 
        path: /
      initialDelaySeconds: 30 # 容器启动后30s开始探测
      timeoutSeconds: 5 # 探测超时时间为5s

五、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，其实这是由pod的重启策略决定的，pod的重启策略有 3 种，分别如下：

  • Always ：容器失效时，自动重启该容器，这也是默认值。

  • 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，内容如下:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-restartpolicy
  namespace: dev
spec:
  containers:

  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    ports:
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
      livenessProbe:
      httpGet:
        scheme: HTTP
        port: 80
        path: /hello
      restartPolicy: Never # 设置重启策略为Never

运行Pod测试

登录后复制

创建pod

[root@master ~]# kubectl create -f pod-restartpolicy.yaml
pod/pod-restartpolicy created

查看Pod详情，发现nginx容器失败

[root@master ~]# kubectl create -f pod-restartpolicy.yaml
Events:
  Type     Reason     Age        From               Message

----     ------     ----       ----               -------

  Normal   Scheduled  <unknown>  default-scheduler  Successfully assigned dev/pod-restartpolicy to node2
  Normal   Pulled     12s        kubelet, node2     Container image "nginx:1.17.1" already present on machine
  Normal   Created    12s        kubelet, node2     Created container nginx
  Normal   Started    12s        kubelet, node2     Started container nginx
  Warning  Unhealthy  4s         kubelet, node2     Liveness probe failed: HTTP probe failed with statuscode: 404

多等一会，再观察pod的重启次数，发现一直是0，并未重启

[root@master ~]# kubectl  get pods pod-restartpolicy -n dev
NAME                READY   STATUS    RESTARTS   AGE

pod-restartpolicy   1/1     Running   0          22s
# kubernetes
Logo
K8S/Kubernetes

K8S/Kubernetes社区为您提供最前沿的新闻资讯和知识内容

更多推荐

【深度】阿里巴巴万级规模 K8s 集群全局高可用体系之美

作者 |  韩堂、柘远、沉醉来源 | 阿里巴巴云原生公众号​前言台湾作家林清玄在接受记者采访的时候，如此评价自己 30 多年写作生涯：“第一个十年我才华横溢，‘贼光闪现’，令周边黯然失色；第二个十年，我终于‘宝光现形’，不再去抢风头，反而与身边的美丽相得益彰；进入第三个十年，繁华落尽见真醇，我进入了‘醇光初现’的阶段，真正体味到了境界之美”。​长夜有穷，真水无香。领略过了 K8s“身在江

avatar K8S/Kubernetes

如何基于 K8s 构建下一代 DevOps 平台？

作者 | 孙健波（天元）导读：当前云原生 DevOps 体系现状如何？面临哪些挑战？如何通过 OAM 解决云原生 DevOps 场景下的诸多问题？云原生开发应用模型 OAM(Open Application Model) 社区核心成员孙健波将为大家一一解答，并分享如何基于 OAM 和 Kubernetes 打造无限能力的下一代 DevOps 平台。什么是 DevOps？为什么基于 Kub

avatar K8S/Kubernetes

k8s 火了！

2020，上云之年，产品云端化成为一种趋势。在一线城市，很多公司都已经构建了自己的私有云环境，比如阿里云、网易云、华为云等。而Kubernetes 作为基于容器编排领域的王者，具备扩展...

avatar K8S/Kubernetes