K8S/Kubernetes

https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/pods/pod-overview/

一级字段: apiVersion(group/version), kind, metadata(name,namespace,labels,annotations, ...), spec, status(只读)

1 Pod 模板

Pod 是K8s中最小的资源单位，在应用中 Pod通常与Pod控制器组合使用。在Pod 模板中定义了 Pod的配置属性，这些属性在Pod控制器中的配置也是一样使用的。而控制器决定了Pod如何被使用。Pod控制器可以是  Replication Controllers, Jobs, and DaemonSets 等。

简单 Pod 模板例子：

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-demo
  namespace: default
  labels:
    app: myapp
    tier: frontend
spec:
  containers:
  - name: myapp
    image: ikubernetes/myapp:v1
    ports:
    - name: http
      containerPort: 80
    - name: https
      containerPort: 443
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    command: ["/bin/sh"]
    args: ["-c", "while true; do echo hello; sleep 10;done"]
  nodeSelector:
    disktype: ssd # only the node with label "disktype=ssd"

2. 元数据 Metadata.

2.1 labels:

https://kubernetes.io/docs/concepts/overview/working-with-objects/labels/

https://kubernetes.io/docs/concepts/overview/working-with-objects/common-labels/#labels

kubectl 和 dashboard 都是展示k8s 的工具，在使用工具时常会用到 Labels 来筛选被展示的 Pod。

总体来讲你可以用用label做：

• 得到资源信息类似于数据库中的 SQL select * from resource where label = / != / not in / in / etc. label-name
• 部署应用到特定label的节点上 (比如部署深度学习到标记有 GPU的节点上)

Labels 是键值对:

• 键只可以包括字母，数字和 _, -, .
• 值可以包括空值，且首字母必须为字母或数字，其它和键规则一样

pod.metadata.labels <map[string]string>

例：

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  labels:
    app.kubernetes.io/name: mysql
    app.kubernetes.io/instance: wordpress-abcxzy
    app.kubernetes.io/version: "5.7.21"
    app.kubernetes.io/component: database
    app.kubernetes.io/part-of: wordpress
    app.kubernetes.io/managed-by: helm

一些有实际应用的命令：

kubectl label pods pod-demo release=stable --overwrite # label pod with name pod-demo with label "release", which is stable. If label already exists, should be overwrite

kubectl get pods -l release --show-labels # show all pods with label "release"

kubectl get pods -l release=stable # show all pods with label "release = stable"

kubectl get pods -l release=stable,app=myapp  # show all pods with labels  release=stable,app=myapp

kubectl get pods -l "release in (canary,beta,alpha,app) # show all pods with label release, which release contains one from canary,beta,alpha,app

kubectl get pods -l "release notin (alpha, beta) # show all pods with label release, which dont contain alpha, beta

如上所说，用户可以部署应用到特殊选定的节点上，比如部署某应用到有SSD 硬盘上的节点：

# part of deployment template
...
spec:
  selector:
    matchLabels:
      disktype: SSD
...

选择器（selector）： 用来选择设定好的标签，比如 Deployment selector：

-> deployment.spec.selector:
　　matchLabels:直接给定键值
　　matchExpressions:基于给定的表达式来定义使用标签选择器,{key:"KEY", operator:"OPERATOR", values:[VAL1,VAL2,...]}
　　　　操作符:
　　　　　　In, NotIn:values字段的值必须为非空列表;
　　　　　　Exists, NotExists:values字段的值必须为空列表;

2.2 Annotations

用户也可以使用注释来补充metadata 信息。客户端也可以使用特定API调取annotation信息。详见：https://kubernetes.io/docs/concepts/overview/working-with-objects/annotations/

Labels 可以用于选择一组满足特定定义条件的操作对象。相反 annotations 则不是应用在选择器这种场景。

Annotations 也是键值类型:

"metadata": {
  "annotations": {
    "key1" : "value1",
    "key2" : "value2"
  }
}

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-demo
  namespace: default
  labels:
    app: myapp
    tier: frontend
  annotations:
    created-by: "cluster admin"
spec:
  containers:
  - name: myapp
    image: ikubernetes/myapp:v1
    ports:
    - name: http
      containerPort: 80
    - name: https
      containerPort: 443
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    command: ["/bin/sh"]
    args: ["-c", "while true; do echo hello; sleep 10;done"]
  nodeSelector:
    disktype: ssd # only the node with label "disktype=ssd"

3. Spec

spec 是定义 Pod 期望达到的状态，下面是一些常用的 pod spec 字段：

pod.spec.containers <[] object>(requried)

　　pod.spec.containers.name <string> (requried)

　　pod.spec.containers.image <string>

　　pod.spec.nodeSelector <map[string]string>  # deploy pod on the node with predefined label (see example)

　　pod.spec.nodeName <string>  # deploy pod on the node with predefined label. Syntax is the same as nodeSelector

　　pod.spec.containers.command/args <[] string>

　　pod.spec.containers.ports <[] object>  -> only a additional information for user, it is not a real expose of port number

　　pod.spec.containers.imagePullPolicy <string>

• Always -> 始终远程资源 中下载镜像。 (比如本地nginx image latest version 是14.1 且 Docker Hub 中latest nginx 为 14.3。由于配置为 Alway 在启动新Pod 的时候 Kubernetes会自动从 Docker Hub 中拉取最新的 14.3 镜像到本地)
• Never -> 仅从本地镜像仓库拉取镜像
• ifNotPresent -> 如果本地已有需要被拉镜像则从本地拉取，如果没有则访问远程镜像仓库拉取资源

　　对于开发者来说，如果一直都需要最后版本则应该设置imagePullPolicy 为Always. 如果你只想要特定版本的资源则设置 imagePullPolicy 为 ifNotPresent (详见: https://kubernetes.io/docs/concepts/containers/images/#updating-images)

4. Pod 生命周期　　

https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/pods/pod-lifecycle/

用户在Kubernetes中创建Pod时会发生如下操作：

用户首先发送"create pod"请求到 apiserver， apiserver 将该请求（目标Pod状态）储存于 etcd 之中。然后apiserver 将请求 Scheduler （Scheduler知道节点上资源占用情况）调度一个新作业且将作业返回结果（哪个节点完成了该调度任务）存入etcd中。在该操作结束之后，调度了这个作业的节点的kubelet 服务会抓取变更信息，且根据提交到apiserver的Pod目标状态建立新的Pod资源。最后返回结果（pod 成功被启动或者是被）给 apiserver。Aipserver最终将该结果储存到 etcd中。

 

下面会继续探讨在Pod 建立的过程中会经理哪些步骤：

• 首先容器会逐次被初始化
• PostStart hook 在容器初始化之后会立刻自动执行 https://kubernetes.io/docs/concepts/containers/container-lifecycle-hooks/
• 在 PostStart hook 执行之后主容器会执行两种探测（probes） -> liveness probe, readiness probe ( see: https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/pods/pod-lifecycle/#container-probes)  * liveness (容器中所有定义的服务都必须为健康状态); readiness （表示容器已经准备好对外提供服务）
• PreStop hook 会在容器结束之前被调用

5 Pod restartPolicy

https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/pods/pod-lifecycle/#restart-policy

pod spec 字段中包含了restartPolicy 字段，该字段可以赋三种不同的值Always, OnFailure, and Never。在默认状态下该值为 Always，restartPolicy 会按这个值决定何时重启容器，且restartPolicy 只通过该容器运行的节点上的 kubelet服务来重新启动容器。重启周期不是马上执行，而是带有一定延迟（10s，20s，40s 。。。5分钟），且该延迟在正常启动的10分钟后回置为10s 的初始状态。且不会与其他节点关联 见Pods document, 

• Always (default): 当容器终止退出后，总是重启容器，默认策略
• OnFailure: 当容器异常退出（退出状态码非0）时，才重启容器
• Never: 容器不会被重启

 例如容器在 "sleep 10" 后重启：

-> Always: 这个容器会每隔10秒重新启动 (正常结束）

-> OnFailure: 不会发生任何事因为状态码为 0

-> Never: 什么也不会发生