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Pod生命周期（四）

Pod 生命周期

pod对象自从创建开始至终止退出的时间范围称为生命周期，在这段时间中，pod会处于多种不同的状态，并执行一些操作；其中，创建主容器为必须的操作，其他可选的操作还包括运行初始化容器（init container）、容器启动后钩子（start hook）、容器的存活性探测（liveness probe）、就绪性探测（readiness probe）以及容器终止前狗子（pre stop hook）等，这些操作是否执行则取决于pod的定义。

init C & start-stop & readiness & liveness 整体流程：

1、kubectl 调用 apiserver –> etcd –> kubelet –> CRI 进行容器初始化

2、首先会先启动一个pause容器（任何pod启动时都会先pause容器）

3、init C 容器不会伴随整个pod的生命周期；如果是正常退出（0），进入main C，否则（非0），一直重启 失败。

4、进入main C后有两个参数，start：在刚启动时可以允许他执行一个命令，stop：退出时也可以允许他执行一个命令。

5、readiness模板：可以在main C运行的多少秒之后进行就绪检测；检测通过后，pod状态就为running，否则为failed。

6、liveness模板：伴随着整个main C的生命周期，当main C里面的进程 与 liveness检测结果不一致时，就可以执行对应的命令。

1、Init C

Pod能够具有多个容器，应用运行在容器里面，但是它也可能有一个或多个先于应用容器启动的Init容器

Init容器与普通的容器非常像，除了如下两点：

  • Init容器总是运行到成功完成为止
  • 每个Init容器都必须在下一个Init容器启动之前成功完成

如果Pod的Init容器失败，Kubernetes会不断地重启该Pod，直到Init容器成功为止。然而，如果Pod对应的restartPolicy为Never，它不会重新启动, 因为Init容器具有与应用程序容器分离的单独镜像，所以它们的启动相关代码具有如下优势：

  • 它们可以包含并运行实用工具，但是出于安全考虑，是不建议在应用程序容器镜像中包含这些实用工具的。
  • 它们可以包含使用工具和定制化代码来安装，但是不能出现在应用程序镜像中。例如，创建镜像没必要FROM另一个镜像，只需要在安装过程中使用类似sed、awk、python或dig这样的工具。
  • 应用程序镜像可以分离出创建和部署的角色，而没有必要联合它们构建一个单独的镜像。
  • Init容器使用LinuxNamespace，所以相对应用程序容器来说具有不同的文件系统视图。因此，它们能够具有访问Secret的权限，而应用程序容器则不能。
  • 它们必须在应用程序容器启动之前运行完成，而应用程序容器是并行运行的，所以Init容器能够提供了一种简单的阻塞或延迟应用容器的启动的方法，直到满足了一组先决条件。

Init C 特殊说明：

  • 在Pod启动过程中，Init容器会按顺序在网络和数据卷初始化之后启动。每个容器必须在下一个容器启动之前成功退出。
  • 如果由于运行时或失败退出，将导致容器启动失败，它会根据Pod的restartPolicy指定的策略进行重试。然而，如果Pod的restartPolicy设置为Always，Init容器失败时会使用RestartPolicy策略。
  • 在所有的Init容器没有成功之前，Pod将不会变成Ready状态。Init容器的端口将不会在Service中进行聚集。正在初始化中的Pod处于Pending状态，但应该会将Initializing状态设置为true。
  • 如果Pod重启，所有Init容器必须重新执行。
  • 对Init容器spec的修改被限制在容器image字段，修改其他字段都不会生效。更改Init容器的image字段，等价于重启该Pod。
  • Init容器具有应用容器的所有字段。除了readinessProbe，因为Init容器无法定义不同于完成（completion）的就绪（readiness）之外的其他状态。这会在验证过程中强制执行。
  • 在Pod中的每个app和Init容器的名称必须唯一；与任何其它容器共享同一个名称，会在验证时抛出错误

Init 容器示例

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apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: lemon-pod
  labels:
    app: lemon01
spec:
  # main容器字段
  containers:
  - name: main-container
    image: busybox:latest
    # 容器启动后执行的命令
    command: ['sh', '-c', 'echo The main-container is running! && sleep 3600']
  # init容器字段
  initContainers:
  # 第一个init容器
  - name: init-container01
    image: busybox:latest
    command: ['sh', '-c', 'until test -e /live01; do echo waiting for live01; sleep 10; done;']
  # 第二个init容器
  - name: init-container02
    image: busybox:latest
    command: ['sh', '-c', 'until test -e /live02; do echo waiting for live02; sleep 10; done;']
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$ kubectl exec -it lemon-pod -c init-container01 -- touch /live01
$ kubectl exec -it lemon-pod -c init-container02 -- touch /live02

2、容器探针

探针是由kubelet对容器执行的定期诊断。要执行诊断，kubelet调用由容器实现的Handler。

探测方式：

  • readinessProbe：指示容器是否准备好服务请求。如果就绪探测失败，端点控制器将从与Pod匹配的所有Service的端点中删除该Pod的IP地址。初始延迟之前的就绪状态默认为Failure。如果容器不提供就绪探针，则默认状态为Success。
  • livenessProbe：指示容器是否正在运行。如果存活探测失败，则kubelet会杀死容器，并且容器将受到其重启策略的影响。如果容器不提供存活探针，则默认状态为Success。

有三种类型的处理程序：

  • ExecAction：在容器内执行指定命令。如果命令退出时返回码为0则认为诊断成功。
  • TCPSocketAction：对指定端口上的容器的IP地址进行TCP检查。如果端口打开，则诊断被认为是成功的。
  • HTTPGetAction：对指定的端口和路径上的容器的IP地址执行HTTPGet请求。如果响应的状态码大于等于200且小于400，则诊断被认为是成功的。

每次探测都将获得以下三种结果之一：

  • 成功：容器通过了诊断。
  • 失败：容器未通过诊断。
  • 未知：诊断失败，因此不会采取任何行动

Init 容器init 模板检测探针 - 就绪检测

readinessProbe-httpget

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apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: readiness-httpget-pod
  namespace: default
  labels:
    app: lemon02
spec:
  containers:
  - name: readiness-httpget-container
    image: httpd:latest
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    readinessProbe:
      httpGet:
        port: 80
        path: /index01.html
      initialDelaySeconds: 1
      periodSeconds: 3
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$ kubectl get pod
NAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
readiness-httpget-pod   0/1     Running   0          11m

$ kubectl log -f readiness-httpget-pod
10.244.1.1 - - [25/Feb/2021:08:19:11 +0000] "GET /index01.html HTTP/1.1" 404 196
10.244.1.1 - - [25/Feb/2021:08:19:14 +0000] "GET /index01.html HTTP/1.1" 404 196

$ kubectl exec -it readiness-httpget-pod -- /bin/sh
# echo 'lemon' > /usr/local/apache2/htdocs/index01.html

$ kubectl log -f readiness-httpget-pod
10.244.1.1 - - [25/Feb/2021:08:28:53 +0000] "GET /index01.html HTTP/1.1" 200 6

$ kubectl get pod
NAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
readiness-httpget-pod   1/1     Running   0          22m

liveness 检测探针 - 存活检测

livenessProbe-exec

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apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: liveness-exec-pod
  namespace: default
  labels:
    app: lemon03
spec: 
  containers:
  - name: liveness-exec-container
    image: busybox:latest
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    command: ["/bin/sh", "-c", "touch /tmp/live ; sleep 60; rm -rf /tmp/live; sleep 3600"]
    livenessProbe:
      exec:
        command: ["test", "-e", "/tmp/live"]
      initialDelaySeconds: 1
      periodSeconds: 3
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$ kubectl get pod -w
NAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
liveness-exec-pod       1/1     Running   0          9s

$ kubectl get pod
NAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
liveness-exec-pod       1/1     Running   1          100s

livenessProbe-httpget

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apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: liveness-httpget-pod
  namespace: default
spec:
  containers:
  - name: liveness-httpget-container
    image: httpd:latest
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - name: http
      containerPort: 80
    livenessProbe:
      httpGet:
        port: http
        path: /index.html
      initialDelaySeconds: 1
      periodSeconds: 3
      timeoutSeconds: 10
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$ kubectl get pod
NAME                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
liveness-httpget-pod   1/1     Running   0          102s

$ kubectl exec -it liveness-httpget-pod -- rm /usr/local/apache2/htdocs/index.html

$ kubectl get pod
NAME                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
liveness-httpget-pod   1/1     Running   1          2m53s

livenessProbe-tcp

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apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: probe-tcp
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:latest
    livenessProbe:
      initialDelaySeconds: 5
      timeoutSeconds: 1
      tcpSocket:
        port: 8080

# 一段时间时候就会自动重启pod，原因nginx容器没开8080端口，tomcat就不会重启

3、Pod hook

Podhook（钩子）是由Kubernetes管理的kubelet发起的，当容器中的进程启动前或者容器中的进程终止之前运行，这是包含在容器的生命周期之中。可以同时为Pod中的所有容器都配置hook。

Hook的类型包括两种：

  • exec：执行一段命令
  • HTTP：发送HTTP请求

start、stop 动作

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apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: lifecycle-demo
spec:
  containers:
  - name: lifecycle-demo-container
    image: nginx:latest
    lifecycle:
      postStart:
        exec:
          command: ["/bin/sh", "-c", "echo Hello from the postStart handler > /var/message"]
      preStop:
        exec:
          command: ["/bin/sh", "-c", "echo Hello from the poststop handler > /var/message"]

4、Init C & 探针 整合使用

init-readiness-liveness-hook.yaml

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apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: lemon-pod-irlp
  labels:
    app: lemon01
spec:
  initContainers:
  - name: init-container01
    image: busybox:latest
    command: ['sh', '-c', 'until test -e /live01; do echo waiting for live01; sleep 10; done;']
  - name: init-container02
    image: busybox:latest
    command: ['sh', '-c', 'until test -e /live02; do echo waiting for live02; sleep 10; done;']
  containers:
  - name: main-container
    image: busybox:latest
    command: ['sh', '-c', 'echo The main-container is running! && sleep 3600']
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    readinessProbe:
      httpGet:
        port: 80
        path: /index01.html
      initialDelaySeconds: 1
      periodSeconds: 3
    livenessProbe:
      exec:
        command: ["test", "-e", "/tmp"]
      initialDelaySeconds: 1
      periodSeconds: 3
    lifecycle:
      postStart:
        exec:
          command: ["/bin/sh", "-c", "echo Hello from the postStart handler > /var/message"]
      preStop:
        exec:
          command: ["/bin/sh", "-c", "echo Hello from the poststop handler > /var/message"]
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# init_c
$ kubectl exec -it lemon-pod-irlp -c init-container01 -- touch /live01
$ kubectl exec -it lemon-pod-irlp -c init-container02 -- touch /live02
$ kubectl get pod 
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
lemon-pod-irlp   0/1     Running   0          51m

# Readiness
$ kubectl describe pod lemon-pod-irlp
Readiness probe failed: Get http://10.244.2.12:80/index01.html
$ kubectl exec -it lemon-pod-irlp -c main-container -- /bin/sh
/ # echo 'lemon' > /var/www/index01.html && httpd -p 80 -h /var/www/ && netstat -anptu | grep httpd
tcp        0      0 :::80                   :::*                    LISTEN      287/httpd
$ kubectl get pod 
NAME             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
lemon-pod-irlp   1/1     Running   0          4m42s

# Liveness
$ kubectl exec -it lemon-pod-irlp -c main-container -- rm -rf /tmp/
$ kubectl get pod
NAME             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
lemon-pod-irlp   1/1     Running   0          5m35s
lemon-pod-irlp   0/1     Running   1          6m1s
$ kubectl describe pod lemon-pod-irlp
Liveness probe failed:

# Pod hook
$ kubectl exec -it lemon-pod-irlp -- cat /var/message
Hello from the postStart handler

5、Pod的相位

Pod的status字段是一个PodStatus对象，PodStatus中有一个phase字段。

无论是手动创建还是通过控制器创建pod，pod对象总是应该处于其生命进程中以下几个相位之一：

挂起（Pending）：Pod已被Kubernetes系统接受，但有一个或者多个容器镜像尚未创建。等待时间包括调度Pod的时间和通过网络下载镜像的时间，这可能需要花点时间。

运行中（Running）：该Pod已经绑定到了一个节点上，Pod中所有的容器都已被创建。至少有一个容器正在运行，或者正处于启动或重启状态。

成功（Succeeded）：Pod中的所有容器都被成功终止，并且不会再重启。

失败（Failed）：Pod中的所有容器都已终止了，并且至少有一个容器是因为失败终止。也就是说，容器以非0状态退出或者被系统终止。

未知（Unknown）：因为某些原因无法取得Pod的状态，通常是因为与Pod所在主机通信失败。

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