不懂Pod？不足以谈K8s

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文章目录

✨ 前言

在上一篇文章中我们学习了 Pod 的常用设置那么这篇文章咱们继续开动

1. myblog改造及优化

目前完善后的 yamlmyblog/one-pod/pod-completed.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myblog
  namespace: luffy
  labels:
    component: myblog
spec:
  volumes: 
  - name: mysql-data
    hostPath: 
      path: /opt/mysql/data
  nodeSelector:   # 使用节点选择器将Pod调度到指定label的节点
    component: mysql
  containers:
  - name: myblog
    image: 172.21.51.143:5000/myblog:v1
    env:
    - name: MYSQL_HOST   #  指定root用户的用户名
      value: "127.0.0.1"
    - name: MYSQL_PASSWD
      value: "123456"
    ports:
    - containerPort: 8002
    resources:
      requests:
        memory: 100Mi
        cpu: 50m
      limits:
        memory: 500Mi
        cpu: 100m
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /blog/index/
        port: 8002
        scheme: HTTP
      initialDelaySeconds: 10  # 容器启动后第一次执行探测是需要等待多少秒
      periodSeconds: 15 	# 执行探测的频率
      timeoutSeconds: 2		# 探测超时时间
    readinessProbe: 
      httpGet: 
        path: /blog/index/
        port: 8002
        scheme: HTTP
      initialDelaySeconds: 10 
      timeoutSeconds: 2
      periodSeconds: 15
  - name: mysql
    image: mysql:5.7
    args:
    - --character-set-server=utf8mb4
    - --collation-server=utf8mb4_unicode_ci
    ports:
    - containerPort: 3306
    env:
    - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
      value: "123456"
    - name: MYSQL_DATABASE
      value: "myblog"
    resources:
      requests:
        memory: 100Mi
        cpu: 50m
      limits:
        memory: 500Mi
        cpu: 100m
    readinessProbe:
      tcpSocket:
        port: 3306
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 10
    livenessProbe:
      tcpSocket:
        port: 3306
      initialDelaySeconds: 15
      periodSeconds: 20
    volumeMounts:
    - name: mysql-data
      mountPath: /var/lib/mysql

为什么要优化

  • 考虑真实的使用场景像数据库这类中间件是作为公共资源为多个项目提供服务不适合和业务容器绑定在同一个 Pod 中因为业务容器是经常变更的而数据库不需要频繁迭代
  • yaml 的环境变量中存在敏感信息账号、密码存在安全隐患

解决问题一需要拆分 yaml

myblog/two-pod/mysql.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mysql
  namespace: luffy
  labels:
    component: mysql
spec:
  hostNetwork: true	# 声明pod的网络模式为host模式效果同docker run --net=host
  volumes: 
  - name: mysql-data
    hostPath: 
      path: /opt/mysql/data
  nodeSelector:   # 使用节点选择器将Pod调度到指定label的节点
    component: mysql
  containers:
  - name: mysql
    image: mysql:5.7
    args:
    - --character-set-server=utf8mb4
    - --collation-server=utf8mb4_unicode_ci
    ports:
    - containerPort: 3306
    env:
    - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
      value: "123456"
    - name: MYSQL_DATABASE
      value: "myblog"
    resources:
      requests:
        memory: 100Mi
        cpu: 50m
      limits:
        memory: 500Mi
        cpu: 100m
    readinessProbe:
      tcpSocket:
        port: 3306
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 10
    livenessProbe:
      tcpSocket:
        port: 3306
      initialDelaySeconds: 15
      periodSeconds: 20
    volumeMounts:
    - name: mysql-data
      mountPath: /var/lib/mysql

myblog.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myblog
  namespace: luffy
  labels:
    component: myblog
spec:
  containers:
  - name: myblog
    image: 172.21.51.143:5000/myblog:v1
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    env:
    - name: MYSQL_HOST   #  指定root用户的用户名
      value: "172.21.51.67"
    - name: MYSQL_PASSWD
      value: "123456"
    ports:
    - containerPort: 8002
    resources:
      requests:
        memory: 100Mi
        cpu: 50m
      limits:
        memory: 500Mi
        cpu: 100m
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /blog/index/
        port: 8002
        scheme: HTTP
      initialDelaySeconds: 10  # 容器启动后第一次执行探测是需要等待多少秒
      periodSeconds: 15 	# 执行探测的频率
      timeoutSeconds: 2		# 探测超时时间
    readinessProbe: 
      httpGet: 
        path: /blog/index/
        port: 8002
        scheme: HTTP
      initialDelaySeconds: 10 
      timeoutSeconds: 2
      periodSeconds: 15

创建测试

## 先删除旧pod
$ kubectl -n luffy delete po myblog

## 分别创建mysql和myblog
$ kubectl create -f mysql.yaml
$ kubectl create -f myblog.yaml

## 查看pod注意mysqlIP为宿主机IP因为网络模式为host
$ kubectl -n luffy get po -o wide 
NAME     READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP                NODE
myblog   1/1     Running   0          41s   10.244.1.152      k8s-slave1
mysql    1/1     Running   0          52s   172.21.51.67   k8s-slave1

## 访问myblog服务正常
$ curl 10.244.1.152:8002/blog/index/

解决问题二环境变量中敏感信息带来的安全隐患

为什么要统一管理环境变量

  • 环境变量中有很多敏感的信息比如账号密码直接暴漏在 yaml 文件中存在安全性问题
  • 团队内部一般存在多个项目这些项目直接存在配置相同环境变量的情况因此可以统一维护管理
  • 对于开发、测试、生产环境由于配置均不同每套环境部署的时候都要修改 yaml带来额外的开销

k8s提供两类资源configMap 和 Secret可以用来实现业务配置的统一管理 允许将配置文件与镜像文件分离以使容器化的应用程序具有可移植性 。

在这里插入图片描述

configMap通常用来管理应用的配置文件或者环境变量myblog/two-pod/configmap.yaml

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: myblog
  namespace: luffy
data:
  MYSQL_HOST: "172.21.51.67"
  MYSQL_PORT: "3306"

创建并查看 configMap

$ kubectl create -f configmap.yaml
$ kubectl -n luffy get cm myblog -oyaml

或者可以使用命令的方式从文件中创建比如

configmap.txt

$ cat configmap.txt
MYSQL_HOST=172.21.51.67
MYSQL_PORT=3306
$ kubectl create configmap myblog --from-env-file=configmap.txt
  • Secret管理敏感类的信息默认会 base64 编码存储有三种类型
    • Service Account用来访问 Kubernetes API由 Kubernetes 自动创建并且会自动挂载到 Pod 的 /run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount 目录中创建 ServiceAccount 后Pod中指定 serviceAccount 后自动创建该 ServiceAccount 对应的 secret
    • Opaque base64 编码格式的 Secret用来存储密码、密钥等
    • kubernetes.io/dockerconfigjson用来存储私有 docker registry 的认证信息。

myblog/two-pod/secret.yaml

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: myblog
  namespace: luffy
type: Opaque
data:
  MYSQL_USER: cm9vdA==		#注意加-n参数 echo -n root|base64
  MYSQL_PASSWD: MTIzNDU2

创建并查看

$ kubectl create -f secret.yaml
$ kubectl -n luffy get secret

如果不习惯这种方式可以通过如下方式

$ cat secret.txt
MYSQL_USER=root
MYSQL_PASSWD=123456
$ kubectl -n luffy create secret generic myblog --from-env-file=secret.txt

修改后的 mysql 的 yaml资源路径myblog/two-pod/mysql-with-config.yaml

...
spec:
  containers:
  - name: mysql
    args:
    - --character-set-server=utf8mb4
    - --collation-server=utf8mb4_unicode_ci
    env:
    - name: MYSQL_USER
      valueFrom:
        secretKeyRef:
          name: myblog
          key: MYSQL_USER
    - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
      valueFrom:
        secretKeyRef:
          name: myblog
          key: MYSQL_PASSWD
    - name: MYSQL_DATABASE
      value: "myblog"
...

整体修改后的myblog的yaml资源路径myblog/two-pod/myblog-with-config.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myblog
  namespace: luffy
  labels:
    component: myblog
spec:
  containers:
  - name: myblog
    image: 172.21.51.143:5000/myblog:v1
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    env:
    - name: MYSQL_HOST
      valueFrom:
        configMapKeyRef:
          name: myblog
          key: MYSQL_HOST
    - name: MYSQL_PORT
      valueFrom:
        configMapKeyRef:
          name: myblog
          key: MYSQL_PORT
    - name: MYSQL_USER
      valueFrom:
        secretKeyRef:
          name: myblog
          key: MYSQL_USER
    - name: MYSQL_PASSWD
      valueFrom:
        secretKeyRef:
          name: myblog
          key: MYSQL_PASSWD
    ports:
    - containerPort: 8002
    resources:
      requests:
        memory: 100Mi
        cpu: 50m
      limits:
        memory: 500Mi
        cpu: 100m
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /blog/index/
        port: 8002
        scheme: HTTP
      initialDelaySeconds: 10  # 容器启动后第一次执行探测是需要等待多少秒
      periodSeconds: 15 	# 执行探测的频率
      timeoutSeconds: 2		# 探测超时时间
    readinessProbe: 
      httpGet: 
        path: /blog/index/
        port: 8002
        scheme: HTTP
      initialDelaySeconds: 10 
      timeoutSeconds: 2
      periodSeconds: 15

在部署不同的环境时pod 的 yaml 无须再变化只需要在每套环境中维护一套 ConfigMap 和 Secret 即可。但是注意 configmap 和 secret 不能跨 namespace 使用且更新后pod 内的 env 不会自动更新重建后方可更新。

2. Pod生命周期

🍑 如何编写资源 yaml

  1. 拿来主义从机器中已有的资源中拿
$ kubectl -n kube-system get po,deployment,ds

  1. 学会在 官网 查找

  2. 从 kubernetes-api 文档 中查找

  3. kubectl explain 查看具体字段含义

🍑 pod状态与生命周期

Pod的状态如下表所示

状态值描述
PendingAPI Server已经创建该Pod等待调度器调度
ContainerCreating拉取镜像启动容器中
RunningPod内容器均已创建且至少有一个容器处于运行状态、正在启动状态或正在重启状态
Succeeded|CompletedPod内所有容器均已成功执行退出且不再重启
Failed|ErrorPod内所有容器均已退出但至少有一个容器退出为失败状态
CrashLoopBackOffPod内有容器启动失败比如配置文件丢失导致主进程启动失败
Unknown由于某种原因无法获取该Pod的状态可能由于网络通信不畅导致

生命周期示意图

在这里插入图片描述

启动和关闭示意

在这里插入图片描述

初始化容器

  • 验证业务应用依赖的组件是否均已启动
  • 修改目录的权限
  • 调整系统参数
...
      initContainers:
      - command:
        - /sbin/sysctl
        - -w
        - vm.max_map_count=262144
        image: alpine:3.6
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        name: elasticsearch-logging-init
        resources: {}
        securityContext:
          privileged: true
      - name: fix-permissions
        image: alpine:3.6
        command: ["sh", "-c", "chown -R 1000:1000 /usr/share/elasticsearch/data"]
        securityContext:
          privileged: true
        volumeMounts:
        - name: elasticsearch-logging
          mountPath: /usr/share/elasticsearch/data
...

验证 Pod 生命周期

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-lifecycle
  namespace: luffy
  labels:
    component: pod-lifecycless
spec:
  initContainers:
  - name: init
    image: busybox
    command: ['sh', '-c', 'echo $(date +%s): INIT >> /loap/timing']
    volumeMounts:
    - mountPath: /loap
      name: timing
  containers:
  - name: main
    image: busybox
    command: ['sh', '-c', 'echo $(date +%s): START >> /loap/timing;
sleep 10; echo $(date +%s): END >> /loap/timing;']
    volumeMounts:
    - mountPath: /loap 
      name: timing
    livenessProbe:
      exec:
        command: ['sh', '-c', 'echo $(date +%s): LIVENESS >> /loap/timing']
    readinessProbe:
      exec:
        command: ['sh', '-c', 'echo $(date +%s): READINESS >> /loap/timing']
    lifecycle:
      postStart:
        exec:
          command: ['sh', '-c', 'echo $(date +%s): POST-START >> /loap/timing']
      preStop:
        exec:
          command: ['sh', '-c', 'echo $(date +%s): PRE-STOP >> /loap/timing']
  volumes:
  - name: timing
    hostPath:
      path: /tmp/loap

创建 pod 测试

$ kubectl create -f pod-lifecycle.yaml

## 查看demo状态
$ kubectl -n luffy get po -o wide -w

## 查看调度节点的/tmp/loap/timing
$ cat /tmp/loap/timing
1585424708: INIT
1585424746: START
1585424746: POST-START
1585424754: READINESS
1585424756: LIVENESS
1585424756: END

须主动杀掉 Pod 才会触发 pre-stop hook如果是 Pod 自己 Down 掉则不会执行 pre-stop hook ,且杀掉 Pod 进程前进程必须是正常运行状态否则不会执行 pre-sto p钩子

3. Pod操作总结

小结

  1. 实现k8s平台与特定的容器运行时解耦提供更加灵活的业务部署方式引入了 Pod 概念
  2. k8s使用 yaml 格式定义资源文件yaml 中 Map 与 List 的语法与 json 做类比
  3. 通过 kubectl apply| get | exec | logs | delete 等操作 k8s 资源必须指定 namespace
  4. 每启动一个 Pod为了实现网络空间共享会先创建 Infra 容器并把其他容器网络加入该容器
  5. 通过 livenessProbe 和 readinessProbe 实现 Pod 的存活性和就绪健康检查
  6. 通过 requests 和 limit 分别限定容器初始资源申请与最高上限资源申请
  7. Pod 通过 initContainer 和 lifecycle 分别来执行初始化、pod 启动和删除时候的操作使得功能更加全面和灵活
  8. 编写 yaml 讲究方法学习 k8s养成从官方网站查询知识的习惯

做了哪些工作

  1. 定义 Pod.yaml将 myblog 和 mysql 打包在同一个 Pod 中使用 myblog 使用 localhost 访问 mysql
  2. mysql 数据持久化为 myblog 业务应用添加了健康检查和资源限制
  3. 将 myblog 与 mysql 拆分使用独立的 Pod 管理
  4. yaml 文件中的环境变量存在账号密码明文等敏感信息使用 configMap 和 Secret 来统一配置优化部署

只使用 Pod面临的问题:

  1. 业务应用启动多个副本
  2. Pod 重建后 IP 会变化外部如何访问 Pod 服务
  3. 运行业务 Pod 的某个节点挂了可以自动帮我把 Pod 转移到集群中的可用节点启动起来
  4. 我的业务应用功能是收集节点监控数据需要把 Pod 运行在 k8s 集群的各个节点上
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标签: k8s
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