Kubernetes基本概念和术语之《Pod》

　　Pod是Kubernetes的最重要也最基本的概念。我们看到每个Pod都有一个特殊的被称为“根容器”的Pause容器对应的镜像属于Kubernetes平台的一部分。除了Pause容器，每个Pod还包含一个或多个紧密相关的用户业务容器。

　　为什么Kubernetes会设计一个全新的Pod的概念并且Pod有这样特殊的组成结构？

　　原因之一：在一组容器作为一个单元的情况下，我们难以对“整体”简单地进行判断及有效地进行行动。比如：一个容器死亡了，此时算整体死亡了？是N/M的死亡率么？引入业务无关并且不易死亡的Pause容器作为Pod的根容器，以它的状态代表整个容器组的状态，就简单、巧妙地解决了这个难题。

　　原因之二：Pod里的多个业务容器共享Pause容器的IP，共享Pause容器挂接的Volume，这样既简化了密切关联的业务容器之间的通信问题，也很好地解决了他们之间的文件共享问题。kubernetes为每个Pod都分配了唯一的IP地址，称之为Pod IP，一个Pod里的多个容器共享Pod IP地址。Kubernetes要求底层网络支持集群内任意两个Pod之间的TCP/IP直接通信，这通常采用虚拟二层网络技术实现，例如 Flannel  Openvswitch 等，因此我们需要牢记一点：在Kubernetes里，一个Pod里的容器与另外主机上的Pod容器能够直接通信。

　　Pod其实有两种类型：普通的Pod及静态Pod（static Pod），后者比较特殊，它并不存放在Kubernetes的etcd存储里，而是存放在某个具体的Node上的一个具体文件中，并且只在此Node上启动运行。而普通的Pod一旦被创建，就会被放入到etcd中存储，随后会被kubernetes Master 调度到某个具体的Node上并进行绑定（Binding），随后该Pod被对应的Node上的kubelet进程实例化成一组相关的Docker容器并启动起来。在默认情况下，当Pod里的某个容器停止时，Kubernetes会自动检测到这个问题并且重新启动这个Pod（重启Pod里的所有容器），如果Pod所在的Node宕机，则会将这个Node上的所有Pod重新调度到其他节点上。Pod、容器与Node的关系如下图所示：

　　　　　　　　　　　　

　　Kubernetes里的所有资源对象都可以采用yaml或者JSON格式的文件来定义或描述，下面是我们在之前Hello Word例子里用到的myweb这个Pod的资源定义文件：

apiVersion:v1

kind：Pod

metadata：

　　name：myweb

　　labels：

　　　　name：myweb

spec：

　　containers：

　　-　　name： myweb

　　　　 image：kubeguide/tomcat-app：v1

　　　　 ports：

　　　　 - containerPort：8080

　　　　 env：

　　　　 - name： MYSQL_SERVICE_HOST

　　　　   value： ‘mysql’

　　　　 - name :  MYSQL_SERVICE_PORT

　　　　   value： ‘3306’

　　Kind为Pod表明这是一个Pod的定义，metadata里的name属性为Pod的名字，metadata里还能定义资源对象的标签（label）,这里声明myweb拥有一个name=myweb的标签（Label）。Pod里所包含的容器组的定义则在spec一节中声明，这里定义了一个名字为myweb、对应镜像我kubeguide/tomcat-app:v1的容器，该容器注入了名为MYSQL_SERVICE_HOST='mysql'和MYSQL_SERVICE_PORT='3306'的环境变量（env关键字），并且在8080端口（containerPort）上启动容器进程。Pod的IP加上这里的容器端口（containerPort），就组成了一个新的概念——Endpoint， 它代表着此Pod里的一个服务进程的对外通信地址。一个Pod也存在着具有多个Endpoint的情况，比如当我们把Tomcat定义为一个Pod的时候，可以对外暴露管理端口与服务端口这两个Endpoint。

　　我们所熟悉的Docker Volume 在Kubernetes里也有对应的概念——Pod Volume，后者有一些扩展，比如可以用分布式文件系统GlusterFS实现后端存储功能；Pod Volume是定义在Pod之上，然后被各个容器挂接到自己的文件系统中的。

　　这里顺便提一下Kubernetes的Event概念，Event是一个事件的记录，记录了事件的最早产生时间、最后重现时间、重复次数、发起者、类型，以及导致此事件的原因等众多信息。Event通常会关联到某个具体的资源对象上，是排查故障的重要参考信息，之前我们看到的Node的描述信息包括了Event，而Pod同样有Event记录，当我们发现某个Pod迟迟无法创建时，可以用kubectl describe pod  xxxx 来查看它的描述信息，用来定位问题的原因，比如下面这个Event记录信息表明Pod里的一个容器被探针检测为失败一次：

Events：

　　FirstSeen         LastSeen       Count        From                                 SubobjectPath                           Type                Reason           Message  

　　  10h                   12m              32           { kubelet k8s-node-1}        spec.containers{kube2sky}         Warning          Unhealthy        Liveness probe failed：Get  http://172.17.1.2:8080/healthz:net/http：request canceled（Client.Timeout  excended  while  awaiting  headers）

　　每个Pod都可以对其能使用的服务器上的计算资源设置限额，当前可以设置限额的计算资源有CPU和Memory两种，其中CPU的资源单位为CPU（Core）的数量，是一个绝对值而非相对值。

　　一个CPU的配额对于绝大多数容器来说是相当大的一个资源配额了，所以，在Kubernetes里，通常以千分之一的CPU配额为最小单位，用m来表示。通常一个容器的CPU配额被定义为100~300m，即占用0.1~0.3个CPU。由于CPU配额是一个绝对值，所以无论在拥有一个Core的机器上，还是在拥有48个Core的机器上，100m这个配额所代表的CPU的使用量都是一样的。与CPU配额类似，Memory配额也是一个绝对值，它的单位是内存字节数。

　　在Kubernetes里，一个计算资源进行配额限定需要设定以下两个参数。

• • Requests：该资源的最小申请量，系统必须满足要求。
  • Limits：该资源最大允许使用的量，不能被突破，当容器试图使用超过这个量的资源时，可能会被Kubernetes Kill 并重启。

　　通常我们会把Request设置为一个比较小的数值，符合容器平时的工作负载情况下的资源需求，而把Limit设置为峰值负载情况下资源占用的最大量。比如下面这段定义，表明MySQL容器申请最少0.25个CPU及64MiB内存，在运行过程中MySQL容器所能使用的资源配额为0.5个CPU及128MiB内存：

spec：

　　containers：

　　-　　name： db

　　　　 image：mysql

　　　　 resources：

　　　　　　requests:

　　　　　　　　memory：“64Mi”

　　　　　　　　cpu：“250m”

　　　　　　limits:

　　　　　　　　memory：“128Mi”

　　　　　　　　cpu：“500m”

　　结尾主要介绍是Pod及Pod周边对象的示意图作为总结，通过图形化描述可以简要的了解Pod整体设计思路：

 

　　　　　　　

 

 　　谨以此文给那些想学习Kubernetes基本概念而无从下手的朋友，通过这一系列文章，初步掌握相关概念，把基础打捞，不积跬步无以至千里，不积小流无以致江河！