# 第五章 Pod 详解

本章节将详细介绍 Pod 资源的各种配置（yaml）和原理。

# Pod 介绍

# Pod 结构

每个 Pod 中都可以包含一个或者多个容器，这些容器可以分为两类：

用户程序所在的容器，数量可多可少
Pause 容器，这是每个 Pod 都会有的一个根容器，它的作用有两个：
- 可以以它为依据，评估整个 Pod 的健康状态
- 可以在根容器上设置 Ip 地址，其它容器都此 Ip（Pod IP），以实现 Pod 内部的网路通信
  这里是Pod内部的通讯，Pod的之间的通讯采用虚拟二层网络技术来实现，我们当前环境用的是Flannel

# Pod 定义

下面是 Pod 的资源清单：

	apiVersion: v1 #必选，版本号，例如 v1
	kind: Pod 　 #必选，资源类型，例如 Pod
	metadata: 　 #必选，元数据
	name: string #必选，Pod 名称
	namespace: string #Pod 所属的命名空间，默认为 "default"
	labels: 　　 #自定义标签列表
	- name: string
	spec: #必选，Pod 中容器的详细定义
	containers: #必选，Pod 中容器列表
	- name: string #必选，容器名称
	image: string #必选，容器的镜像名称
	imagePullPolicy: [ Always\|Never\|IfNotPresent ] #获取镜像的策略
	command: [string] #容器的启动命令列表，如不指定，使用打包时使用的启动命令
	args: [string] #容器的启动命令参数列表
	workingDir: string #容器的工作目录
	volumeMounts: #挂载到容器内部的存储卷配置
	- name: string #引用 pod 定义的共享存储卷的名称，需用 volumes [] 部分定义的的卷名
	mountPath: string #存储卷在容器内 mount 的绝对路径，应少于 512 字符
	readOnly: boolean #是否为只读模式
	ports: #需要暴露的端口库号列表
	- name: string #端口的名称
	containerPort: int #容器需要监听的端口号
	hostPort: int #容器所在主机需要监听的端口号，默认与 Container 相同
	protocol: string #端口协议，支持 TCP 和 UDP，默认 TCP
	env: #容器运行前需设置的环境变量列表
	- name: string #环境变量名称
	value: string #环境变量的值
	resources: #资源限制和请求的设置
	limits: #资源限制的设置
	cpu: string #Cpu 的限制，单位为 core 数，将用于 docker run --cpu-shares 参数
	memory: string #内存限制，单位可以为 Mib/Gib，将用于 docker run --memory 参数
	requests: #资源请求的设置
	cpu: string #Cpu 请求，容器启动的初始可用数量
	memory: string #内存请求，容器启动的初始可用数量
	lifecycle: #生命周期钩子
	postStart: #容器启动后立即执行此钩子，如果执行失败，会根据重启策略进行重启
	preStop: #容器终止前执行此钩子，无论结果如何，容器都会终止
	livenessProbe: #对 Pod 内各容器健康检查的设置，当探测无响应几次后将自动重启该容器
	exec: 　 #对 Pod 容器内检查方式设置为 exec 方式
	command: [string] #exec 方式需要制定的命令或脚本
	httpGet: #对 Pod 内个容器健康检查方法设置为 HttpGet，需要制定 Path、port
	path: string
	port: number
	host: string
	scheme: string
	HttpHeaders:
	- name: string
	value: string
	tcpSocket: #对 Pod 内个容器健康检查方式设置为 tcpSocket 方式
	port: number
	initialDelaySeconds: 0 #容器启动完成后首次探测的时间，单位为秒
	timeoutSeconds: 0 　　 #对容器健康检查探测等待响应的超时时间，单位秒，默认 1 秒
	periodSeconds: 0 　　 #对容器监控检查的定期探测时间设置，单位秒，默认 10 秒一次
	successThreshold: 0
	failureThreshold: 0
	securityContext:
	privileged: false
	restartPolicy: [Always \| Never \| OnFailure] #Pod 的重启策略
	nodeName: <string> #设置 NodeName 表示将该 Pod 调度到指定到名称的 node 节点上
	nodeSelector: obeject #设置 NodeSelector 表示将该 Pod 调度到包含这个 label 的 node 上
	imagePullSecrets: #Pull 镜像时使用的 secret 名称，以 key：secretkey 格式指定
	- name: string
	hostNetwork: false #是否使用主机网络模式，默认为 false，如果设置为 true，表示使用宿主机网络
	volumes: #在该 pod 上定义共享存储卷列表
	- name: string #共享存储卷名称（volumes 类型有很多种）
	emptyDir: {} #类型为 emtyDir 的存储卷，与 Pod 同生命周期的一个临时目录。为空值
	hostPath: string #类型为 hostPath 的存储卷，表示挂载 Pod 所在宿主机的目录
	path: string 　　 #Pod 所在宿主机的目录，将被用于同期中 mount 的目录
	secret: 　　　#类型为 secret 的存储卷，挂载集群与定义的 secret 对象到容器内部
	scretname: string
	items:
	- key: string
	path: string
	configMap: #类型为 configMap 的存储卷，挂载预定义的 configMap 对象到容器内部
	name: string
	items:
	- key: string
	path: string

	#小提示：
	# 在这里，可通过一个命令来查看每种资源的可配置项
	# kubectl explain 资源类型查看某种资源可以配置的一级属性
	# kubectl explain 资源类型。属性查看属性的子属性
	[root@master ~]# kubectl explain pod
	KIND: Pod
	VERSION: v1
	FIELDS:
	apiVersion <string>
	kind <string>
	metadata <Object>
	spec <Object>
	status <Object>

	[root@master ~]# kubectl explain pod.metadata
	KIND: Pod
	VERSION: v1
	RESOURCE: metadata <Object>
	FIELDS:
	annotations <map[string]string>
	clusterName <string>
	creationTimestamp <string>
	deletionGracePeriodSeconds <integer>
	deletionTimestamp <string>
	finalizers <[]string>
	generateName <string>
	generation <integer>
	labels <map[string]string>
	managedFields <[]Object>
	name <string>
	namespace <string>
	ownerReferences <[]Object>
	resourceVersion <string>
	selfLink <string>
	uid <string>

在 kubernetes 中基本所有资源的一级属性都是一样的，主要包含 5 部分：

apiVersion <string> 版本，由 kubernetes 内部定义，版本号必须可以用 kubectl api-versions 查询到
kind <string> 类型，由 kubernetes 内部定义，版本号必须可以用 kubectl api-resources 查询到
metadata <Object> 元数据，主要是资源标识和说明，常用的有 name、namespace、labels 等
spec <Object> 描述，这是配置中最重要的一部分，里面是对各种资源配置的详细描述
status <Object> 状态信息，里面的内容不需要定义，由 kubernetes 自动生成

在上面的属性中，spec 是接下来研究的重点，继续看下它的常见子属性:

containers <[] Object> 容器列表，用于定义容器的详细信息
nodeName <String> 根据 nodeName 的值将 pod 调度到指定的 Node 节点上
nodeSelector <map []> 根据 NodeSelector 中定义的信息选择将该 Pod 调度到包含这些 label 的 Node 上
hostNetwork <boolean> 是否使用主机网络模式，默认为 false，如果设置为 true，表示使用宿主机网络
volumes <[] Object> 存储卷，用于定义 Pod 上面挂在的存储信息
restartPolicy <string> 重启策略，表示 Pod 在遇到故障的时候的处理策略

# Pod 配置

本小节主要来研究 pod.spec.containers 属性，这也是 pod 配置中最为关键的一项配置。

	[root@master ~]# kubectl explain pod.spec.containers
	KIND: Pod
	VERSION: v1
	RESOURCE: containers <[]Object> # 数组，代表可以有多个容器
	FIELDS:
	name <string> # 容器名称
	image <string> # 容器需要的镜像地址
	imagePullPolicy <string> # 镜像拉取策略
	command <[]string> # 容器的启动命令列表，如不指定，使用打包时使用的启动命令
	args <[]string> # 容器的启动命令需要的参数列表
	env <[]Object> # 容器环境变量的配置
	ports <[]Object> # 容器需要暴露的端口号列表
	resources <Object> # 资源限制和资源请求的设置

# 基本配置

创建 pod-base.yaml 文件，内容如下：

	apiVersion: v1
	kind: Pod
	metadata:
	name: pod-base
	namespace: dev
	labels:
	user: heima
	spec:
	containers:
	- name: nginx
	image: nginx:1.17.1
	- name: busybox
	image: busybox:1.30

上面定义了一个比较简单 Pod 的配置，里面有两个容器：

nginx：用 1.17.1 版本的 nginx 镜像创建，（nginx 是一个轻量级 web 容器）
busybox：用 1.30 版本的 busybox 镜像创建，（busybox 是一个小巧的 linux 命令集合）

	# 创建 Pod
	[root@master pod]# kubectl apply -f pod-base.yaml
	pod/pod-base created

	# 查看 Pod 状况
	# READY 1/2 : 表示当前 Pod 中有 2 个容器，其中 1 个准备就绪，1 个未就绪
	# RESTARTS : 重启次数，因为有 1 个容器故障了，Pod 一直在重启试图恢复它
	[root@master pod]# kubectl get pod -n dev
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE
	pod-base 1/2 Running 4 95s

	# 可以通过 describe 查看内部的详情
	# 此时已经运行起来了一个基本的 Pod，虽然它暂时有问题
	[root@master pod]# kubectl describe pod pod-base -n dev

# 镜像拉取

创建 pod-imagepullpolicy.yaml 文件，内容如下：

	apiVersion: v1
	kind: Pod
	metadata:
	name: pod-imagepullpolicy
	namespace: dev
	spec:
	containers:
	- name: nginx
	image: nginx:1.17.1
	imagePullPolicy: Always # 用于设置镜像拉取策略
	- name: busybox
	image: busybox:1.30

imagePullPolicy，用于设置镜像拉取策略，kubernetes 支持配置三种拉取策略：

Always：总是从远程仓库拉取镜像（一直远程下载）
IfNotPresent：本地有则使用本地镜像，本地没有则从远程仓库拉取镜像（本地有就本地本地没远程下载）
Never：只使用本地镜像，从不去远程仓库拉取，本地没有就报错（一直使用本地）

默认值说明：
如果镜像 tag 为具体版本号，默认策略是：IfNotPresent
如果镜像 tag 为：latest（最终版本），默认策略是 always

	# 创建 Pod
	[root@master pod]# kubectl create -f pod-imagepullpolicy.yaml
	pod/pod-imagepullpolicy created

	# 查看 Pod 详情
	# 此时明显可以看到 nginx 镜像有一步 Pulling image "nginx:1.17.1" 的过程
	[root@master pod]# kubectl describe pod pod-imagepullpolicy -n dev
	......
	Events:
	Type Reason Age From Message
	---- ------ ---- ---- -------
	Normal Scheduled <unknown> default-scheduler Successfully assigned dev/pod-imagePullPolicy to node1
	Normal Pulling 32s kubelet, node1 Pulling image "nginx:1.17.1"
	Normal Pulled 26s kubelet, node1 Successfully pulled image "nginx:1.17.1"
	Normal Created 26s kubelet, node1 Created container nginx
	Normal Started 25s kubelet, node1 Started container nginx
	Normal Pulled 7s (x3 over 25s) kubelet, node1 Container image "busybox:1.30" already present on machine
	Normal Created 7s (x3 over 25s) kubelet, node1 Created container busybox
	Normal Started 7s (x3 over 25s) kubelet, node1 Started container busybox

# 启动命令

在前面的案例中，一直有一个问题没有解决，就是的 busybox 容器一直没有成功运行，那么到底是什么原因导致这个容器的故障呢？

原来 busybox 并不是一个程序，而是类似于一个工具类的集合，kubernetes 集群启动管理后，它会自动关闭。解决方法就是让其一直在运行，这就用到了 command 配置。

创建 pod-command.yaml 文件，内容如下：

	apiVersion: v1
	kind: Pod
	metadata:
	name: pod-command
	namespace: dev
	spec:
	containers:
	- name: nginx
	image: nginx:1.17.1
	- name: busybox
	image: busybox:1.30
	command: ["/bin/sh","-c","touch /tmp/hello.txt;while true;do /bin/echo $(date +%T) >> /tmp/hello.txt; sleep 3; done;"]

command，用于在 pod 中的容器初始化完毕之后运行一个命令。

稍微解释下上面命令的意思：
"/bin/sh","-c", 使用 sh 执行命令
touch /tmp/hello.txt; 创建一个 /tmp/hello.txt 文件
while true;do /bin/echo $(date +% T) >> /tmp/hello.txt; sleep 3; done; 每隔 3 秒向文件中写入当前时间

	# 创建 Pod
	[root@master pod]# kubectl create -f pod-command.yaml
	pod/pod-command created

	# 查看 Pod 状态
	# 此时发现两个 pod 都正常运行了
	[root@master pod]# kubectl get pods pod-command -n dev
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE
	pod-command 2/2 Runing 0 2s

	# 进入 pod 中的 busybox 容器，查看文件内容
	# 补充一个命令: kubectl exec pod 名称 -n 命名空间 -it -c 容器名称 /bin/sh 在容器内部执行命令
	# 使用这个命令就可以进入某个容器的内部，然后进行相关操作了
	# 比如，可以查看 txt 文件的内容
	[root@master pod]# kubectl exec pod-command -n dev -it -c busybox /bin/sh
	/ # tail -f /tmp/hello.txt
	13:35:35
	13:35:38
	13:35:41

	特别说明：
	通过上面发现command已经可以完成启动命令和传递参数的功能，为什么这里还要提供一个args选项，用于传递参数呢?这其实跟docker有点关系，kubernetes中的command、args两项其实是实现覆盖Dockerfile中ENTRYPOINT的功能。
	1 如果command和args均没有写，那么用Dockerfile的配置。
	2 如果command写了，但args没有写，那么Dockerfile默认的配置会被忽略，执行输入的command
	3 如果command没写，但args写了，那么Dockerfile中配置的ENTRYPOINT的命令会被执行，使用当前args的参数
	4 如果command和args都写了，那么Dockerfile的配置被忽略，执行command并追加上args参数

# 环境变量

创建 pod-env.yaml 文件，内容如下：

	apiVersion: v1
	kind: Pod
	metadata:
	name: pod-env
	namespace: dev
	spec:
	containers:
	- name: busybox
	image: busybox:1.30
	command: ["/bin/sh","-c","while true;do /bin/echo $(date +%T);sleep 60; done;"]
	env: # 设置环境变量列表
	- name: "username"
	value: "admin"
	- name: "password"
	value: "123456"

env，环境变量，用于在 pod 中的容器设置环境变量。

	# 创建 Pod
	[root@master ~]# kubectl create -f pod-env.yaml
	pod/pod-env created

	# 进入容器，输出环境变量
	[root@master ~]# kubectl exec pod-env -n dev -c busybox -it /bin/sh
	/ # echo $username
	admin
	/ # echo $password
	123456

这种方式不是很推荐，推荐将这些配置单独存储在配置文件中，这种方式将在后面介绍。

# 端口设置

本小节来介绍容器的端口设置，也就是 containers 的 ports 选项。

首先看下 ports 支持的子选项：

	[root@master ~]# kubectl explain pod.spec.containers.ports
	KIND: Pod
	VERSION: v1
	RESOURCE: ports <[]Object>
	FIELDS:
	name <string> # 端口名称，如果指定，必须保证 name 在 pod 中是唯一的
	containerPort<integer> # 容器要监听的端口 (0<x<65536)
	hostPort <integer> # 容器要在主机上公开的端口，如果设置，主机上只能运行容器的一个副本 (一般省略)
	hostIP <string> # 要将外部端口绑定到的主机 IP (一般省略)
	protocol <string> # 端口协议。必须是 UDP、TCP 或 SCTP。默认为 “TCP”。

接下来，编写一个测试案例，创建 pod-ports.yaml

	apiVersion: v1
	kind: Pod
	metadata:
	name: pod-ports
	namespace: dev
	spec:
	containers:
	- name: nginx
	image: nginx:1.17.1
	ports: # 设置容器暴露的端口列表
	- name: nginx-port
	containerPort: 80
	protocol: TCP

	# 创建 Pod
	[root@master ~]# kubectl create -f pod-ports.yaml
	pod/pod-ports created

	# 查看 pod
	# 在下面可以明显看到配置信息
	[root@master ~]# kubectl get pod pod-ports -n dev -o yaml
	......
	spec:
	containers:
	- image: nginx:1.17.1
	imagePullPolicy: IfNotPresent
	name: nginx
	ports:
	- containerPort: 80
	name: nginx-port
	protocol: TCP
	......

访问容器中的程序需要使用的是 podIp:containerPort

# 资源配额

容器中的程序要运行，肯定是要占用一定资源的，比如 cpu 和内存等，如果不对某个容器的资源做限制，那么它就可能吃掉大量资源，导致其它容器无法运行。针对这种情况，kubernetes 提供了对内存和 cpu 的资源进行配额的机制，这种机制主要通过 resources 选项实现，他有两个子选项：

limits：用于限制运行时容器的最大占用资源，当容器占用资源超过 limits 时会被终止，并进行重启
requests ：用于设置容器需要的最小资源，如果环境资源不够，容器将无法启动

可以通过上面两个选项设置资源的上下限。

接下来，编写一个测试案例，创建 pod-resources.yaml

	apiVersion: v1
	kind: Pod
	metadata:
	name: pod-resources
	namespace: dev
	spec:
	containers:
	- name: nginx
	image: nginx:1.17.1
	resources: # 资源配额
	limits: # 限制资源（上限）
	cpu: "2" # CPU 限制，单位是 core 数
	memory: "10Gi" # 内存限制
	requests: # 请求资源（下限）
	cpu: "1" # CPU 限制，单位是 core 数
	memory: "10Mi" # 内存限制

在这对 cpu 和 memory 的单位做一个说明：

cpu：core 数，可以为整数或小数
memory：内存大小，可以使用 Gi、Mi、G、M 等形式

	# 运行 Pod
	[root@master ~]# kubectl create -f pod-resources.yaml
	pod/pod-resources created

	# 查看发现 pod 运行正常
	[root@master ~]# kubectl get pod pod-resources -n dev
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE
	pod-resources 1/1 Running 0 39s

	# 接下来，停止 Pod
	[root@master ~]# kubectl delete -f pod-resources.yaml
	pod "pod-resources" deleted

	# 编辑 pod，修改 resources.requests.memory 的值为 10Gi
	[root@master ~]# vim pod-resources.yaml

	# 再次启动 pod
	[root@master ~]# kubectl create -f pod-resources.yaml
	pod/pod-resources created

	# 查看 Pod 状态，发现 Pod 启动失败
	[root@master ~]# kubectl get pod pod-resources -n dev -o wide
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE
	pod-resources 0/2 Pending 0 20s

	# 查看 pod 详情会发现，如下提示
	[root@master ~]# kubectl describe pod pod-resources -n dev
	......
	Warning FailedScheduling <unknown> default-scheduler 0/2 nodes are available: 2 Insufficient memory.(内存不足)

# Pod 生命周期

我们一般将 pod 对象从创建至终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）：apiserver 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 已经被调度至某节点，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）：apiserver 无法正常获取到 pod 对象的状态信息，通常由网络通信失败所导致

# 创建和终止

pod 的创建过程

用户通过 kubectl 或其他 api 客户端提交需要创建的 pod 信息给 apiServer
apiServer 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
apiServer 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 apiServer 上的变动
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 apiServer
node 节点上的 kubelet 发现有 pod 调度过来，尝试调用 docker 启动容器，并将结果回送至 apiServer
apiServer 将接收到的 pod 状态信息存入 etcd 中

pod 的终止过程

用户向 apiServer 发送删除 pod 对象的命令
apiServcer 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
将 pod 标记为 terminating 状态
kubelet 在监控到 pod 对象转为 terminating 状态的同时启动 pod 关闭过程
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
如果当前 pod 对象定义了 preStop 钩子处理器，则在其标记为 terminating 后即会以同步的方式启动执行
pod 对象中的容器进程收到停止信号
宽限期结束后，若 pod 中还存在仍在运行的进程，那么 pod 对象会收到立即终止的信号
kubelet 请求 apiServer 将此 pod 资源的宽限期设置为 0 从而完成删除操作，此时 pod 对于用户已不可见

# 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，若某初始化容器运行失败，那么 kubernetes 需要重启它直到成功完成
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

接下来做一个案例，模拟下面这个需求：

假设要以主容器来运行 nginx，但是要求在运行 nginx 之前先要能够连接上 mysql 和 redis 所在服务器

为了简化测试，事先规定好 mysql (192.168.109.201) 和 redis (192.168.109.202) 服务器的地址

创建 pod-initcontainer.yaml，内容如下：

	apiVersion: v1
	kind: Pod
	metadata:
	name: pod-initcontainer
	namespace: dev
	spec:
	containers:
	- name: main-container
	image: nginx:1.17.1
	ports:
	- name: nginx-port
	containerPort: 80
	initContainers:
	- name: test-mysql
	image: busybox:1.30
	command: ['sh', '-c', 'until ping 192.168.109.201 -c 1 ; do echo waiting for mysql...; sleep 2; done;']
	- name: test-redis
	image: busybox:1.30
	command: ['sh', '-c', 'until ping 192.168.109.202 -c 1 ; do echo waiting for reids...; sleep 2; done;']

	# 创建 pod
	[root@master ~]# kubectl create -f pod-initcontainer.yaml
	pod/pod-initcontainer created

	# 查看 pod 状态
	# 发现 pod 卡在启动第一个初始化容器过程中，后面的容器不会运行
	root@master ~]# kubectl describe pod pod-initcontainer -n dev
	........
	Events:
	Type Reason Age From Message
	---- ------ ---- ---- -------
	Normal Scheduled 49s default-scheduler Successfully assigned dev/pod-initcontainer to node1
	Normal Pulled 48s kubelet, node1 Container image "busybox:1.30" already present on machine
	Normal Created 48s kubelet, node1 Created container test-mysql
	Normal Started 48s kubelet, node1 Started container test-mysql

	# 动态查看 pod
	[root@master ~]# kubectl get pods pod-initcontainer -n dev -w
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE
	pod-initcontainer 0/1 Init:0/2 0 15s
	pod-initcontainer 0/1 Init:1/2 0 52s
	pod-initcontainer 0/1 Init:1/2 0 53s
	pod-initcontainer 0/1 PodInitializing 0 89s
	pod-initcontainer 1/1 Running 0 90s

	# 接下来新开一个 shell，为当前服务器新增两个 ip，观察 pod 的变化
	[root@master ~]# ifconfig ens33:1 192.168.109.201 netmask 255.255.255.0 up
	[root@master ~]# ifconfig ens33:2 192.168.109.202 netmask 255.255.255.0 up

# 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 在主容器的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，如果失败了会重启容器
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三种方式定义动作：

Exec 命令：在容器内执行一次命令

	……
	lifecycle:
	postStart:
	exec:
	command:
	- cat
	- /tmp/healthy
	……

TCPSocket：在当前容器尝试访问指定的 socket

	……
	lifecycle:
	postStart:
	tcpSocket:
	port: 8080
	……

HTTPGet：在当前容器中向某 url 发起 http 请求

	……
	lifecycle:
	postStart:
	httpGet:
	path: / #URI 地址
	port: 80 #端口号
	host: 192.168.109.100 #主机地址
	scheme: HTTP #支持的协议，http 或者 https
	……

接下来，以 exec 方式为例，演示下钩子函数的使用，创建 pod-hook-exec.yaml 文件，内容如下：

	apiVersion: v1
	kind: Pod
	metadata:
	name: pod-hook-exec
	namespace: dev
	spec:
	containers:
	- name: main-container
	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个命令，修改掉 nginx 的默认首页内容
	command: ["/bin/sh", "-c", "echo postStart... > /usr/share/nginx/html/index.html"]
	preStop:
	exec: # 在容器停止之前停止 nginx 服务
	command: ["/usr/sbin/nginx","-s","quit"]

	# 创建 pod
	[root@master ~]# kubectl create -f pod-hook-exec.yaml
	pod/pod-hook-exec created

	# 查看 pod
	[root@master ~]# kubectl get pods pod-hook-exec -n dev -o wide
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE
	pod-hook-exec 1/1 Running 0 29s 10.244.2.48 node2

	# 访问 pod
	[root@master ~]# curl 10.244.2.48
	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。kubernetes 提供了两种探针来实现容器探测，分别是：

liveness probes：存活性探针，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：就绪性探针，用于检测应用实例当前是否可以接收请求，如果不能，k8s 不会转发流量

livenessProbe 决定是否重启容器，readinessProbe 决定是否将请求转发给容器。

上面两种探针目前均支持三种探测方式：

Exec 命令：在容器内执行一次命令，如果命令执行的退出码为 0，则认为程序正常，否则不正常
……
livenessProbe:
exec:
command:
- cat
- /tmp/healthy
……
TCPSocket：将会尝试访问一个用户容器的端口，如果能够建立这条连接，则认为程序正常，否则不正常
……
livenessProbe:
tcpSocket:
port: 8080
……

HTTPGet：调用容器内 Web 应用的 URL，如果返回的状态码在 200 和 399 之间，则认为程序正常，否则不正常

	……
	livenessProbe:
	httpGet:
	path: / #URI 地址
	port: 80 #端口号
	host: 127.0.0.1 #主机地址
	scheme: HTTP #支持的协议，http 或者 https
	……

下面以 liveness probes 为例，做几个演示：

方式一：Exec

创建 pod-liveness-exec.yaml

	apiVersion: v1
	kind: Pod
	metadata:
	name: pod-liveness-exec
	namespace: dev
	spec:
	containers:
	- name: nginx
	image: nginx:1.17.1
	ports:
	- name: nginx-port
	containerPort: 80
	livenessProbe:
	exec:
	command: ["/bin/cat","/tmp/hello.txt"] # 执行一个查看文件的命令

创建 pod，观察效果

	# 创建 Pod
	[root@master ~]# kubectl create -f pod-liveness-exec.yaml
	pod/pod-liveness-exec created

	# 查看 Pod 详情
	[root@master ~]# kubectl describe pods pod-liveness-exec -n dev
	......
	Normal Created 20s (x2 over 50s) kubelet, node1 Created container nginx
	Normal Started 20s (x2 over 50s) kubelet, node1 Started container nginx
	Normal Killing 20s kubelet, node1 Container nginx failed liveness probe, will be restarted
	Warning Unhealthy 0s (x5 over 40s) kubelet, node1 Liveness probe failed: cat: can't open '/tmp/hello11.txt': No such file or directory

	# 观察上面的信息就会发现 nginx 容器启动之后就进行了健康检查
	# 检查失败之后，容器被 kill 掉，然后尝试进行重启（这是重启策略的作用，后面讲解）
	# 稍等一会之后，再观察 pod 信息，就可以看到 RESTARTS 不再是 0，而是一直增长
	[root@master ~]# kubectl get pods pod-liveness-exec -n dev
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE
	pod-liveness-exec 0/1 CrashLoopBackOff 2 3m19s

	# 当然接下来，可以修改成一个存在的文件，比如 /tmp/hello.txt，再试，结果就正常了......

方式二：TCPSocket

创建 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:
	port: 8080 # 尝试访问 8080 端口

创建 pod，观察效果

	# 创建 Pod
	[root@master ~]# kubectl create -f pod-liveness-tcpsocket.yaml
	pod/pod-liveness-tcpsocket created

	# 查看 Pod 详情
	[root@master ~]# kubectl describe pods pod-liveness-tcpsocket -n dev
	......
	Normal Scheduled 31s default-scheduler Successfully assigned dev/pod-liveness-tcpsocket to node2
	Normal Pulled <invalid> kubelet, node2 Container image "nginx:1.17.1" already present on machine
	Normal Created <invalid> kubelet, node2 Created container nginx
	Normal Started <invalid> kubelet, node2 Started container nginx
	Warning Unhealthy <invalid> (x2 over <invalid>) kubelet, node2 Liveness probe failed: dial tcp 10.244.2.44:8080: connect: connection refused

	# 观察上面的信息，发现尝试访问 8080 端口，但是失败了
	# 稍等一会之后，再观察 pod 信息，就可以看到 RESTARTS 不再是 0，而是一直增长
	[root@master ~]# kubectl get pods pod-liveness-tcpsocket -n dev
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE
	pod-liveness-tcpsocket 0/1 CrashLoopBackOff 2 3m19s

	# 当然接下来，可以修改成一个可以访问的端口，比如 80，再试，结果就正常了......

方式三：HTTPGet

创建 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: # 其实就是访问 http://127.0.0.1:80/hello
	scheme: HTTP #支持的协议，http 或者 https
	port: 80 #端口号
	path: /hello #URI 地址

创建 pod，观察效果

	# 创建 Pod
	[root@master ~]# kubectl create -f pod-liveness-httpget.yaml
	pod/pod-liveness-httpget created

	# 查看 Pod 详情
	[root@master ~]# kubectl describe pod pod-liveness-httpget -n dev
	.......
	Normal Pulled 6s (x3 over 64s) kubelet, node1 Container image "nginx:1.17.1" already present on machine
	Normal Created 6s (x3 over 64s) kubelet, node1 Created container nginx
	Normal Started 6s (x3 over 63s) kubelet, node1 Started container nginx
	Warning Unhealthy 6s (x6 over 56s) kubelet, node1 Liveness probe failed: HTTP probe failed with statuscode: 404
	Normal Killing 6s (x2 over 36s) kubelet, node1 Container nginx failed liveness probe, will be restarted

	# 观察上面信息，尝试访问路径，但是未找到，出现 404 错误
	# 稍等一会之后，再观察 pod 信息，就可以看到 RESTARTS 不再是 0，而是一直增长
	[root@master ~]# kubectl get pod pod-liveness-httpget -n dev
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE
	pod-liveness-httpget 1/1 Running 5 3m17s

	# 当然接下来，可以修改成一个可以访问的路径 path，比如 /，再试，结果就正常了......

至此，已经使用 liveness Probe 演示了三种探测方式，但是查看 livenessProbe 的子属性，会发现除了这三种方式，还有一些其他的配置，在这里一并解释下：

	[root@master ~]# kubectl explain pod.spec.containers.livenessProbe
	FIELDS:
	exec <Object>
	tcpSocket <Object>
	httpGet <Object>
	initialDelaySeconds <integer> # 容器启动后等待多少秒执行第一次探测
	timeoutSeconds <integer> # 探测超时时间。默认 1 秒，最小 1 秒
	periodSeconds <integer> # 执行探测的频率。默认是 10 秒，最小 1 秒
	failureThreshold <integer> # 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 <integer> # 连续探测成功多少次才被认定为成功。默认是 1

下面稍微配置两个，演示下效果即可：

	[root@master ~]# more 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:
	scheme: HTTP
	port: 80
	path: /
	initialDelaySeconds: 30 # 容器启动后 30s 开始探测
	timeoutSeconds: 5 # 探测超时时间为 5s

# 重启策略

在上一节中，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，其实这是由 pod 的重启策略决定的，pod 的重启策略有 3 种，分别如下：

Always ：容器失效时，自动重启该容器，这也是默认值。
OnFailure ：容器终止运行且退出码不为 0 时重启
Never ：不论状态为何，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，将在其需要时立即进行重启，随后再次需要重启的操作将由 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 是最大延迟时长。

创建 pod-restartpolicy.yaml：

	apiVersion: v1
	kind: Pod
	metadata:
	name: pod-restartpolicy
	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: Never # 设置重启策略为 Never

运行 Pod 测试

	# 创建 Pod
	[root@master ~]# kubectl create -f pod-restartpolicy.yaml
	pod/pod-restartpolicy created

	# 查看 Pod 详情，发现 nginx 容器失败
	[root@master ~]# kubectl describe pods pod-restartpolicy -n dev
	......
	Warning Unhealthy 15s (x3 over 35s) kubelet, node1 Liveness probe failed: HTTP probe failed with statuscode: 404
	Normal Killing 15s kubelet, node1 Container nginx failed liveness probe

	# 多等一会，再观察 pod 的重启次数，发现一直是 0，并未重启
	[root@master ~]# kubectl get pods pod-restartpolicy -n dev
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE
	pod-restartpolicy 0/1 Running 0 5min42s

# Pod 调度

在默认情况下，一个 Pod 在哪个 Node 节点上运行，是由 Scheduler 组件采用相应的算法计算出来的，这个过程是不受人工控制的。但是在实际使用中，这并不满足的需求，因为很多情况下，我们想控制某些 Pod 到达某些节点上，那么应该怎么做呢？这就要求了解 kubernetes 对 Pod 的调度规则，kubernetes 提供了四大类调度方式：

自动调度：运行在哪个节点上完全由 Scheduler 经过一系列的算法计算得出
定向调度：NodeName、NodeSelector
亲和性调度：NodeAffinity、PodAffinity、PodAntiAffinity
污点（容忍）调度：Taints、Toleration

# 定向调度

定向调度，指的是利用在 pod 上声明 nodeName 或者 nodeSelector，以此将 Pod 调度到期望的 node 节点上。注意，这里的调度是强制的，这就意味着即使要调度的目标 Node 不存在，也会向上面进行调度，只不过 pod 运行失败而已。

NodeName

NodeName 用于强制约束将 Pod 调度到指定的 Name 的 Node 节点上。这种方式，其实是直接跳过 Scheduler 的调度逻辑，直接将 Pod 调度到指定名称的节点。

接下来，实验一下：创建一个 pod-nodename.yaml 文件

	apiVersion: v1
	kind: Pod
	metadata:
	name: pod-nodename
	namespace: dev
	spec:
	containers:
	- name: nginx
	image: nginx:1.17.1
	nodeName: node1 # 指定调度到 node1 节点上

	#创建 Pod
	[root@master ~]# kubectl create -f pod-nodename.yaml
	pod/pod-nodename created

	#查看 Pod 调度到 NODE 属性，确实是调度到了 node1 节点上
	[root@master ~]# kubectl get pods pod-nodename -n dev -o wide
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE ......
	pod-nodename 1/1 Running 0 56s 10.244.1.87 node1 ......

	# 接下来，删除 pod，修改 nodeName 的值为 node3（并没有 node3 节点）
	[root@master ~]# kubectl delete -f pod-nodename.yaml
	pod "pod-nodename" deleted
	[root@master ~]# vim pod-nodename.yaml
	[root@master ~]# kubectl create -f pod-nodename.yaml
	pod/pod-nodename created

	#再次查看，发现已经向 Node3 节点调度，但是由于不存在 node3 节点，所以 pod 无法正常运行
	[root@master ~]# kubectl get pods pod-nodename -n dev -o wide
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE ......
	pod-nodename 0/1 Pending 0 6s <none> node3 ......

NodeSelector

NodeSelector 用于将 pod 调度到添加了指定标签的 node 节点上。它是通过 kubernetes 的 label-selector 机制实现的，也就是说，在 pod 创建之前，会由 scheduler 使用 MatchNodeSelector 调度策略进行 label 匹配，找出目标 node，然后将 pod 调度到目标节点，该匹配规则是强制约束。

接下来，实验一下：

1 首先分别为 node 节点添加标签

	[root@master ~]# kubectl label nodes node1 nodeenv=pro
	node/node2 labeled
	[root@master ~]# kubectl label nodes node2 nodeenv=test
	node/node2 labeled

2 创建一个 pod-nodeselector.yaml 文件，并使用它创建 Pod

	apiVersion: v1
	kind: Pod
	metadata:
	name: pod-nodeselector
	namespace: dev
	spec:
	containers:
	- name: nginx
	image: nginx:1.17.1
	nodeSelector:
	nodeenv: pro # 指定调度到具有 nodeenv=pro 标签的节点上

	#创建 Pod
	[root@master ~]# kubectl create -f pod-nodeselector.yaml
	pod/pod-nodeselector created

	#查看 Pod 调度到 NODE 属性，确实是调度到了 node1 节点上
	[root@master ~]# kubectl get pods pod-nodeselector -n dev -o wide
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE ......
	pod-nodeselector 1/1 Running 0 47s 10.244.1.87 node1 ......

	# 接下来，删除 pod，修改 nodeSelector 的值为 nodeenv: xxxx（不存在打有此标签的节点）
	[root@master ~]# kubectl delete -f pod-nodeselector.yaml
	pod "pod-nodeselector" deleted
	[root@master ~]# vim pod-nodeselector.yaml
	[root@master ~]# kubectl create -f pod-nodeselector.yaml
	pod/pod-nodeselector created

	#再次查看，发现 pod 无法正常运行，Node 的值为 none
	[root@master ~]# kubectl get pods -n dev -o wide
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE
	pod-nodeselector 0/1 Pending 0 2m20s <none> <none>

	# 查看详情，发现 node selector 匹配失败的提示
	[root@master ~]# kubectl describe pods pod-nodeselector -n dev
	.......
	Events:
	Type Reason Age From Message
	---- ------ ---- ---- -------
	Warning FailedScheduling <unknown> default-scheduler 0/3 nodes are available: 3 node(s) didn't match node selector.
	Warning FailedScheduling <unknown> default-scheduler 0/3 nodes are available: 3 node(s) didn't match node selector.

# 亲和性调度

上一节，介绍了两种定向调度的方式，使用起来非常方便，但是也有一定的问题，那就是如果没有满足条件的 Node，那么 Pod 将不会被运行，即使在集群中还有可用 Node 列表也不行，这就限制了它的使用场景。

基于上面的问题，kubernetes 还提供了一种亲和性调度（Affinity）。它在 NodeSelector 的基础之上的进行了扩展，可以通过配置的形式，实现优先选择满足条件的 Node 进行调度，如果没有，也可以调度到不满足条件的节点上，使调度更加灵活。

Affinity 主要分为三类：

nodeAffinity (node 亲和性）: 以 node 为目标，解决 pod 可以调度到哪些 node 的问题
podAffinity (pod 亲和性) : 以 pod 为目标，解决 pod 可以和哪些已存在的 pod 部署在同一个拓扑域中的问题
podAntiAffinity (pod 反亲和性) : 以 pod 为目标，解决 pod 不能和哪些已存在 pod 部署在同一个拓扑域中的问题

关于亲和性 (反亲和性) 使用场景的说明：
亲和性：如果两个应用频繁交互，那就有必要利用亲和性让两个应用的尽可能的靠近，这样可以减少因网络通信而带来的性能损耗。
反亲和性：当应用的采用多副本部署时，有必要采用反亲和性让各个应用实例打散分布在各个 node 上，这样可以提高服务的高可用性。

NodeAffinity

首先来看一下 NodeAffinity 的可配置项：

	pod.spec.affinity.nodeAffinity
	requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution Node节点必须满足指定的所有规则才可以，相当于硬限制
	nodeSelectorTerms 节点选择列表
	matchFields 按节点字段列出的节点选择器要求列表
	matchExpressions 按节点标签列出的节点选择器要求列表(推荐)
	key 键
	values 值
	operator 关系符支持Exists, DoesNotExist, In, NotIn, Gt, Lt
	preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 优先调度到满足指定的规则的Node，相当于软限制 (倾向)
	preference 一个节点选择器项，与相应的权重相关联
	matchFields 按节点字段列出的节点选择器要求列表
	matchExpressions 按节点标签列出的节点选择器要求列表(推荐)
	key 键
	values 值
	operator 关系符支持In, NotIn, Exists, DoesNotExist, Gt, Lt
	weight 倾向权重，在范围1-100。

	关系符的使用说明:

	- matchExpressions:
	- key: nodeenv # 匹配存在标签的key为nodeenv的节点
	operator: Exists
	- key: nodeenv # 匹配标签的key为nodeenv,且value是"xxx"或"yyy"的节点
	operator: In
	values: ["xxx","yyy"]
	- key: nodeenv # 匹配标签的key为nodeenv,且value大于"xxx"的节点
	operator: Gt
	values: "xxx"

接下来首先演示一下 requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution ,

创建 pod-nodeaffinity-required.yaml

	apiVersion: v1
	kind: Pod
	metadata:
	name: pod-nodeaffinity-required
	namespace: dev
	spec:
	containers:
	- name: nginx
	image: nginx:1.17.1
	affinity: #亲和性设置
	nodeAffinity: #设置 node 亲和性
	requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 硬限制
	nodeSelectorTerms:
	- matchExpressions: # 匹配 env 的值在 ["xxx","yyy"] 中的标签
	- key: nodeenv
	operator: In
	values: ["xxx","yyy"]

	# 创建 pod
	[root@master ~]# kubectl create -f pod-nodeaffinity-required.yaml
	pod/pod-nodeaffinity-required created

	# 查看 pod 状态（运行失败）
	[root@master ~]# kubectl get pods pod-nodeaffinity-required -n dev -o wide
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE ......
	pod-nodeaffinity-required 0/1 Pending 0 16s <none> <none> ......

	# 查看 Pod 的详情
	# 发现调度失败，提示 node 选择失败
	[root@master ~]# kubectl describe pod pod-nodeaffinity-required -n dev
	......
	Warning FailedScheduling <unknown> default-scheduler 0/3 nodes are available: 3 node(s) didn't match node selector.
	Warning FailedScheduling <unknown> default-scheduler 0/3 nodes are available: 3 node(s) didn't match node selector.

	#接下来，停止 pod
	[root@master ~]# kubectl delete -f pod-nodeaffinity-required.yaml
	pod "pod-nodeaffinity-required" deleted

	# 修改文件，将 values: ["xxx","yyy"]------> ["pro","yyy"]
	[root@master ~]# vim pod-nodeaffinity-required.yaml

	# 再次启动
	[root@master ~]# kubectl create -f pod-nodeaffinity-required.yaml
	pod/pod-nodeaffinity-required created

	# 此时查看，发现调度成功，已经将 pod 调度到了 node1 上
	[root@master ~]# kubectl get pods pod-nodeaffinity-required -n dev -o wide
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE ......
	pod-nodeaffinity-required 1/1 Running 0 11s 10.244.1.89 node1 ......

接下来再演示一下 requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution ,

创建 pod-nodeaffinity-preferred.yaml

	apiVersion: v1
	kind: Pod
	metadata:
	name: pod-nodeaffinity-preferred
	namespace: dev
	spec:
	containers:
	- name: nginx
	image: nginx:1.17.1
	affinity: #亲和性设置
	nodeAffinity: #设置 node 亲和性
	preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 软限制
	- weight: 1
	preference:
	matchExpressions: # 匹配 env 的值在 ["xxx","yyy"] 中的标签 (当前环境没有)
	- key: nodeenv
	operator: In
	values: ["xxx","yyy"]

	# 创建 pod
	[root@master ~]# kubectl create -f pod-nodeaffinity-preferred.yaml
	pod/pod-nodeaffinity-preferred created

	# 查看 pod 状态（运行成功）
	[root@master ~]# kubectl get pod pod-nodeaffinity-preferred -n dev
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE
	pod-nodeaffinity-preferred 1/1 Running 0 40s

	NodeAffinity规则设置的注意事项：
	1 如果同时定义了nodeSelector和nodeAffinity，那么必须两个条件都得到满足，Pod才能运行在指定的Node上
	2 如果nodeAffinity指定了多个nodeSelectorTerms，那么只需要其中一个能够匹配成功即可
	3 如果一个nodeSelectorTerms中有多个matchExpressions ，则一个节点必须满足所有的才能匹配成功
	4 如果一个pod所在的Node在Pod运行期间其标签发生了改变，不再符合该Pod的节点亲和性需求，则系统将忽略此变化

PodAffinity

PodAffinity 主要实现以运行的 Pod 为参照，实现让新创建的 Pod 跟参照 pod 在一个区域的功能。

首先来看一下 PodAffinity 的可配置项：

	pod.spec.affinity.podAffinity
	requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 硬限制
	namespaces 指定参照pod的namespace
	topologyKey 指定调度作用域
	labelSelector 标签选择器
	matchExpressions 按节点标签列出的节点选择器要求列表(推荐)
	key 键
	values 值
	operator 关系符支持In, NotIn, Exists, DoesNotExist.
	matchLabels 指多个matchExpressions映射的内容
	preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 软限制
	podAffinityTerm 选项
	namespaces
	topologyKey
	labelSelector
	matchExpressions
	key 键
	values 值
	operator
	matchLabels
	weight 倾向权重，在范围1-100

topologyKey用于指定调度时作用域,例如:

    如果指定为kubernetes.io/hostname，那就是以Node节点为区分范围

	如果指定为beta.kubernetes.io/os,则以Node节点的操作系统类型来区分

接下来，演示下 requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution ,

1）首先创建一个参照 Pod，pod-podaffinity-target.yaml：

	apiVersion: v1
	kind: Pod
	metadata:
	name: pod-podaffinity-target
	namespace: dev
	labels:
	podenv: pro #设置标签
	spec:
	containers:
	- name: nginx
	image: nginx:1.17.1
	nodeName: node1 # 将目标 pod 名确指定到 node1 上

	# 启动目标 pod
	[root@master ~]# kubectl create -f pod-podaffinity-target.yaml
	pod/pod-podaffinity-target created

	# 查看 pod 状况
	[root@master ~]# kubectl get pods pod-podaffinity-target -n dev
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE
	pod-podaffinity-target 1/1 Running 0 4s

2）创建 pod-podaffinity-required.yaml，内容如下：

	apiVersion: v1
	kind: Pod
	metadata:
	name: pod-podaffinity-required
	namespace: dev
	spec:
	containers:
	- name: nginx
	image: nginx:1.17.1
	affinity: #亲和性设置
	podAffinity: #设置 pod 亲和性
	requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 硬限制
	- labelSelector:
	matchExpressions: # 匹配 env 的值在 ["xxx","yyy"] 中的标签
	- key: podenv
	operator: In
	values: ["xxx","yyy"]
	topologyKey: kubernetes.io/hostname

上面配置表达的意思是：新 Pod 必须要与拥有标签 nodeenv=xxx 或者 nodeenv=yyy 的 pod 在同一 Node 上，显然现在没有这样 pod，接下来，运行测试一下。

	# 启动 pod
	[root@master ~]# kubectl create -f pod-podaffinity-required.yaml
	pod/pod-podaffinity-required created

	# 查看 pod 状态，发现未运行
	[root@master ~]# kubectl get pods pod-podaffinity-required -n dev
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE
	pod-podaffinity-required 0/1 Pending 0 9s

	# 查看详细信息
	[root@master ~]# kubectl describe pods pod-podaffinity-required -n dev
	......
	Events:
	Type Reason Age From Message
	---- ------ ---- ---- -------
	Warning FailedScheduling <unknown> default-scheduler 0/3 nodes are available: 2 node(s) didn't match pod affinity rules, 1 node(s) had taints that the pod didn't tolerate.

	# 接下来修改 values: ["xxx","yyy"]----->values:["pro","yyy"]
	# 意思是：新 Pod 必须要与拥有标签 nodeenv=xxx 或者 nodeenv=yyy 的 pod 在同一 Node 上
	[root@master ~]# vim pod-podaffinity-required.yaml

	# 然后重新创建 pod，查看效果
	[root@master ~]# kubectl delete -f pod-podaffinity-required.yaml
	pod "pod-podaffinity-required" deleted
	[root@master ~]# kubectl create -f pod-podaffinity-required.yaml
	pod/pod-podaffinity-required created

	# 发现此时 Pod 运行正常
	[root@master ~]# kubectl get pods pod-podaffinity-required -n dev
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
	pod-podaffinity-required 1/1 Running 0 6s <none>

关于 PodAffinity 的 preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution ，这里不再演示。

PodAntiAffinity

PodAntiAffinity 主要实现以运行的 Pod 为参照，让新创建的 Pod 跟参照 pod 不在一个区域中的功能。

它的配置方式和选项跟 PodAffinty 是一样的，这里不再做详细解释，直接做一个测试案例。

1）继续使用上个案例中目标 pod

	[root@master ~]# kubectl get pods -n dev -o wide --show-labels
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE LABELS
	pod-podaffinity-required 1/1 Running 0 3m29s 10.244.1.38 node1 <none>
	pod-podaffinity-target 1/1 Running 0 9m25s 10.244.1.37 node1 podenv=pro

2）创建 pod-podantiaffinity-required.yaml，内容如下：

	apiVersion: v1
	kind: Pod
	metadata:
	name: pod-podantiaffinity-required
	namespace: dev
	spec:
	containers:
	- name: nginx
	image: nginx:1.17.1
	affinity: #亲和性设置
	podAntiAffinity: #设置 pod 亲和性
	requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 硬限制
	- labelSelector:
	matchExpressions: # 匹配 podenv 的值在 ["pro"] 中的标签
	- key: podenv
	operator: In
	values: ["pro"]
	topologyKey: kubernetes.io/hostname

上面配置表达的意思是：新 Pod 必须要与拥有标签 nodeenv=pro 的 pod 不在同一 Node 上，运行测试一下。

	# 创建 pod
	[root@master ~]# kubectl create -f pod-podantiaffinity-required.yaml
	pod/pod-podantiaffinity-required created

	# 查看 pod
	# 发现调度到了 node2 上
	[root@master ~]# kubectl get pods pod-podantiaffinity-required -n dev -o wide
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE ..
	pod-podantiaffinity-required 1/1 Running 0 30s 10.244.1.96 node2 ..

# 污点和容忍

污点（Taints）

前面的调度方式都是站在 Pod 的角度上，通过在 Pod 上添加属性，来确定 Pod 是否要调度到指定的 Node 上，其实我们也可以站在 Node 的角度上，通过在 Node 上添加污点属性，来决定是否允许 Pod 调度过来。

Node 被设置上污点之后就和 Pod 之间存在了一种相斥的关系，进而拒绝 Pod 调度进来，甚至可以将已经存在的 Pod 驱逐出去。

污点的格式为： key=value:effect , key 和 value 是污点的标签，effect 描述污点的作用，支持如下三个选项：

PreferNoSchedule：kubernetes 将尽量避免把 Pod 调度到具有该污点的 Node 上，除非没有其他节点可调度
NoSchedule：kubernetes 将不会把 Pod 调度到具有该污点的 Node 上，但不会影响当前 Node 上已存在的 Pod
NoExecute：kubernetes 将不会把 Pod 调度到具有该污点的 Node 上，同时也会将 Node 上已存在的 Pod 驱离

使用 kubectl 设置和去除污点的命令示例如下：

	# 设置污点
	kubectl taint nodes node1 key=value:effect

	# 去除污点
	kubectl taint nodes node1 key:effect-

	# 去除所有污点
	kubectl taint nodes node1 key-

接下来，演示下污点的效果：

准备节点 node1（为了演示效果更加明显，暂时停止 node2 节点）
为 node1 节点设置一个污点: tag=heima:PreferNoSchedule ；然后创建 pod1 (pod1 可以)
修改为 node1 节点设置一个污点: tag=heima:NoSchedule ；然后创建 pod2 (pod1 正常 pod2 失败)
修改为 node1 节点设置一个污点: tag=heima:NoExecute ；然后创建 pod3 (3 个 pod 都失败)

	# 为 node1 设置污点 (PreferNoSchedule)
	[root@master ~]# kubectl taint nodes node1 tag=heima:PreferNoSchedule

	# 创建 pod1
	[root@master ~]# kubectl run taint1 --image=nginx:1.17.1 -n dev
	[root@master ~]# kubectl get pods -n dev -o wide
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE
	taint1-7665f7fd85-574h4 1/1 Running 0 2m24s 10.244.1.59 node1

	# 为 node1 设置污点 (取消 PreferNoSchedule，设置 NoSchedule)
	[root@master ~]# kubectl taint nodes node1 tag:PreferNoSchedule-
	[root@master ~]# kubectl taint nodes node1 tag=heima:NoSchedule

	# 创建 pod2
	[root@master ~]# kubectl run taint2 --image=nginx:1.17.1 -n dev
	[root@master ~]# kubectl get pods taint2 -n dev -o wide
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE
	taint1-7665f7fd85-574h4 1/1 Running 0 2m24s 10.244.1.59 node1
	taint2-544694789-6zmlf 0/1 Pending 0 21s <none> <none>

	# 为 node1 设置污点 (取消 NoSchedule，设置 NoExecute)
	[root@master ~]# kubectl taint nodes node1 tag:NoSchedule-
	[root@master ~]# kubectl taint nodes node1 tag=heima:NoExecute

	# 创建 pod3
	[root@master ~]# kubectl run taint3 --image=nginx:1.17.1 -n dev
	[root@master ~]# kubectl get pods -n dev -o wide
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED
	taint1-7665f7fd85-htkmp 0/1 Pending 0 35s <none> <none> <none>
	taint2-544694789-bn7wb 0/1 Pending 0 35s <none> <none> <none>
	taint3-6d78dbd749-tktkq 0/1 Pending 0 6s <none> <none> <none>

	小提示：
	使用kubeadm搭建的集群，默认就会给master节点添加一个污点标记,所以pod就不会调度到master节点上.

容忍（Toleration）

上面介绍了污点的作用，我们可以在 node 上添加污点用于拒绝 pod 调度上来，但是如果就是想将一个 pod 调度到一个有污点的 node 上去，这时候应该怎么做呢？这就要使用到容忍。

污点就是拒绝，容忍就是忽略，Node 通过污点拒绝 pod 调度上去，Pod 通过容忍忽略拒绝

下面先通过一个案例看下效果：

上一小节，已经在 node1 节点上打上了 NoExecute 的污点，此时 pod 是调度不上去的
本小节，可以通过给 pod 添加容忍，然后将其调度上去

创建 pod-toleration.yaml, 内容如下

	apiVersion: v1
	kind: Pod
	metadata:
	name: pod-toleration
	namespace: dev
	spec:
	containers:
	- name: nginx
	image: nginx:1.17.1
	tolerations: # 添加容忍
	- key: "tag" # 要容忍的污点的 key
	operator: "Equal" # 操作符
	value: "heima" # 容忍的污点的 value
	effect: "NoExecute" # 添加容忍的规则，这里必须和标记的污点规则相同

	# 添加容忍之前的 pod
	[root@master ~]# kubectl get pods -n dev -o wide
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED
	pod-toleration 0/1 Pending 0 3s <none> <none> <none>

	# 添加容忍之后的 pod
	[root@master ~]# kubectl get pods -n dev -o wide
	NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED
	pod-toleration 1/1 Running 0 3s 10.244.1.62 node1 <none>

下面看一下容忍的详细配置:

	[root@master ~]# kubectl explain pod.spec.tolerations
	......
	FIELDS:
	key # 对应着要容忍的污点的键，空意味着匹配所有的键
	value # 对应着要容忍的污点的值
	operator # key-value 的运算符，支持 Equal 和 Exists（默认）
	effect # 对应污点的 effect，空意味着匹配所有影响
	tolerationSeconds # 容忍时间，当 effect 为 NoExecute 时生效，表示 pod 在 Node 上的停留时间

kubernetes

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