Pod生命周期

# Pod生命周期

我们一般将Pod对象从创建到终止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：
- 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）
- 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）：API Server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已经被调度到某节点，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）：API Server无法正常获取到Pod对象的状态信息，通常由于网络通信失败所导致

# Pod创建过程
![](/media/202406/2024-06-20_201317_1947230.7539036090860199.png)
1. 用户通过kubectl或其他的api客户端提交需要创建的Pod信息给API Server
2. API Server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. API Server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API Server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API Server
5. Node节点上的kubelet发现有Pod调度过来，尝试调度Docker启动容器，并将结果回送至API Server
6. API Server将接收到的Pod状态信息存入到etcd中

# Pod中止过程
![](/media/202406/2024-06-21_114835_3996640.8788088528683033.png)
1. 用户向API Server发送删除Pod对象的命令。
2. API Server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. kubelete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，如果Pod中还存在运行的进程，那么Pod对象会收到立即终止的信号。
9. kubectl请求API Server将此Pod资源的宽限期设置为0从而完成删除操作，此时Pod对于用户已经不可用了

# 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，如果某个初始化容器运行失败，那么kubernetes需要重启它直至成功完成
- 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

创建pod-initcontainer.yaml文件
> 假设要以主容器来运行Nginx，但是要求在运行Nginx之前要能够连接上MySQL和Redis所在的服务器。
为了简化测试，事先规定好MySQL和Redis所在的IP地址分别为192.168.1.51和192.168.1.52
```asp
cat <<EOF> pod-initcontainer.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-initcontainer
  namespace: dev
spec:
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx:1.17.1
      ports:
        - name: nginx-port
          containerPort: 80
  initContainers:
    - name: test-mysql
      image: busybox:1.30
      command: ["sh","-c","until ping 192.168.1.51 -c 1;do echo waiting for mysql ...;sleep 2;done;"]
    - name: test-redis
      image: busybox:1.30
      command: ["sh","-c","until ping 192.168.1.52 -c 1;do echo waiting for redis ...;sleep 2;done;"]
EOF
```

启动容器
```asp
kubectl create -f pod-initcontainer.yaml
```

查看当前状态(无法ping通IP，status为：Init:0/2)
```asp
kubectl get pod -n dev pod-initcontainer
```
```asp
NAME                  READY   STATUS     RESTARTS   AGE
pod-initcontainer     0/1     Init:0/2   0          59s
```
添加临时ip，容器探测条件达成自动创建容器
```asp
ifconfig ens33:1 192.168.1.51 netmask 255.255.255.0 up
ifconfig ens33:2 192.168.1.52 netmask 255.255.255.0 up
```
重新启动容器再次查看状态，status为：Running
```asp
kubectl get pod -n dev pod-initcontainer
```
```asp
NAME                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-initcontainer   1/1     Running   0          11m
```

# 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的三种方式定义动作：**
- exec命令：在容器内执行一次命令
- tcpSocket：在当前容器尝试访问指定的socket
- httpGet：在当前容器中向某url发起HTTP请求

```asp
  lifecycle:
     postStart:
        exec:			#在容器内执行一次命令
           command:
             - cat
             - /tmp/healthy
```

```asp
   lifecycle:
      postStart:
         tcpSocket:  	#在当前容器尝试访问指定的socket
            port: 8080
```

```asp
   lifecycle:
      postStart:
         httpGet:		#在当前容器中向某url发起HTTP请求
            path: /
            port: 80
            host: 192.168.109.100
            scheme: HTTP
```
创建pod-hook-exec.yaml
```asp
cat <<EOF> pod-hook-exec.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-hook-exec
  namespace: dev
spec:
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx:1.17.1
      ports:
        - name: nginx-port
          containerPort: 80
      lifecycle:
        postStart:
          exec: #在容器启动的时候，执行一条命令，修改掉Nginx的首页内容
            command: ["/bin/sh","-c","echo postStart ... > /usr/share/nginx/html/index.html"]
        preStop:
          exec: #在容器停止之前停止Nginx的服务
            command: ["/usr/sbin/nginx","-s","quit"]
EOF
```
启动pod
```asp
kubectl create -f pod-hook-exec.yaml
```
查看pod
```asp
kubectl get pod pod-hook-exec -n dev -o wide
```
访问服务测试
```asp
curl 10.244.104.21:80
```
```asp
postStart ...
```

# 容器探测

容器探测用于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。

两种探针来实现容器探测分别是：
- liveness probes：存活性探测，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会重启容器
- readiness probes：就绪性探测，用于检测应用实例是否可以接受请求，如果不能，k8s不会转发流量

## exec

创建pod-liveness-exec.yaml
```asp
cat <<EOF> pod-liveness-exec.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-liveness-exec
  namespace: dev
spec:
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx:1.17.1
      imagePullPolicy: IfNotPresent
      ports:
        - name: nginx-port
          containerPort: 80
      livenessProbe: #
        exec:	#执行查看文件的命令，会失败因为此文件
          command: ["/bin/cat","/tmp/hello.txt"]
EOF
```
启动pod
```asp
kubectl create -f pod-liveness-exec.yaml
```
查看pod(cat hello文件并不存在，RESTARTS非0处于重启状态)
```asp
kubectl get pod pod-liveness-exec -n dev
```
```asp
NAME                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-liveness-exec   1/1     Running   1          34s
```
查看详细日志
```asp
kubectl describe pod pod-liveness-exec -n dev
```

## tcpSocket

创建pod-liveness-tcpsocket.yaml

```asp
cat <<EOF> pod-liveness-tcpsocket.yaml
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: #访问8080端口，会失败因为nginx监听是80端口
          port: 8080
EOF
```
启动pod
```asp
kubectl create -f pod-liveness-tcpsocket.yaml
```
查看pod(访问8080端口失败，RESTARTS非0处于重启状态)
```asp
kubectl get pod pod-liveness-tcpsocket -n dev
```
```asp
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-liveness-tcpsocket   1/1     Running   1          34s
```
查看详细日志
```asp
kubectl describe pod pod-liveness-tcpsocket -n dev
```

## httpGet

创建pod-liveness-httpget.yaml

```asp
cat <<EOF> pod-liveness-httpget.yaml
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:   	#访问http://127.0.0.1:80/hello
          port: 80
          scheme: HTTP #支持的协议，HTTP或HTTPS
          path: /hello #URI地址
EOF
```
启动pod
```asp
kubectl create -f pod-liveness-httpget.yaml
```
查看pod(访问/hello不存在，RESTARTS非0处于重启状态)
```asp
kubectl get pod pod-liveness-httpget -n dev
```
```asp
NAME                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-liveness-httpget   1/1     Running   1          18m
```
查看详细日志
```asp
kubectl describe pod pod-liveness-httpget -n dev
```

> 其他探测方式
FIELDS:
exec
tcpSocket
httpGet
initialDelaySeconds #容器启动后等待多少秒执行第一次探测
timeoutSeconds		#探测超时时间。默认1秒，最小1秒
periodSeconds		#执行探测的频率。默认是10秒，最小1秒
failureThreshold	#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	#连续探测成功多少次才被认定为成功。默认是1

# 重启策略
在容器探测中，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，这是由Pod重启策略决定的

**Pod的重启策略有3种：**

- Always：容器失效时，自动重启该容器，默认值
- OnFailure：容器终止运行且退出码不为0时重启
- Never：不论状态如何，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，将在其需要的时候立即进行重启，随后再次重启的操作将由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是最大的延迟时长。

## Always

容器失效时，自动重启该容器，默认值

创建pod-always-policy.yaml
```asp
cat <<EOF> pod-always-policy.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-always-policy
  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: Always #重启策略
EOF
```
启动pod
```asp
kubectl create -f pod-always-policy.yaml
```
查看pod(访问hello不存在，重启策略为自动重启，所以RESTARTS处于非0状态一致重启尝试)
```asp
kubectl get pod pod-always-policy -n dev
```
```asp
NAME                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-always-policy   1/1     Running   2          67s
```
## OnFailure

容器终止运行且退出码不为0时重启

## Never

不论状态如何，都不重启该容器