Kubernetes- Pod 學習紀錄

本節會學習到

Pod的核心概念
如何創建pods
檢查pod的健康狀態

Pod的核心概念

Pod的概念，引述K8S官網：

Pods are the smallest deployable units of computing that you can create and manage in Kubernetes.

最小運行單位

簡單來說就是，K8S運行的最小單元，包含著一個或多個containers，這些container

彼此共享同樣的儲存與網路資源
都吃著同樣的設定

Pod有著自己的IP

可以說Pods提供了Containers運行所必要的環境，Pod擁有自己的

IP address
- 這些在同一個pod內的container都共享著同樣的loopback network interface (localhost)
  - 容器間可以透過 localhost (127.0.0.1)溝通
- 不同的container必須要在不同的port監聽服務
- 不同的container在不同pod可以有相同的port

memory usage
storage volumes

Pods都會運行在一個Node環境內，且為Node定義ReplicaSet，必須要滿足N個運行正常的pods，若pods有問題，k8s會置換掉

Pod就像是之前透過Docker Compose，管理一組container的啟動與運作

透過組成多個container的pod，來打造輕量級的VM

不過通常來說一個Pod內只會運行一個container服務，運行多個container的情況是少見的

Pods不會跨不同的Node，這點要注意

為何要有Node這個角色？？

通常Node扮演管控底下Pods的角色，因為某些Pods需要特定機器規格的資源。

例如我們有Node專門訓練AI models的Pods，以及有Node專門運行區塊鏈節點的Pods，每個Node所具備的硬體資源就會因應不同需求而有所不同

這篇文章講述了Pod在Node的角色，可以瀏覽看看

Medium: DevOps: Where is My PodPod — Pod Arrangement by smalltown

對於Node內，每個Pod的資源控管就非常重要，萬一若有一個Pod將全部資源資掉，會導致整個Node掛掉，使其他Pod陣亡

如何創建一個pod

以直接方式創建

直接創造一個pod:
- kubectl run [podname] --image=imageName:version

本範例會創建一個有nginx的pod

nginx是可用來架設web services的工具，nginx official site 任意門

1 2	$ k run nginx-pod --image=nginx:alpine pod/nginx-pod created

透過yaml方式創建

kubectl create/apply [yaml file]

此方法好處是，可以把每次的創建過程透過yaml給記錄到版本控制中

yaml是什麼？？請看這裡 -> link

範例: 用yaml檔案定義一個nginx pod

指令

1	$ kubectl create -f file.pod.yml --dry-run --validate=true

-f yaml檔案
--validate 預設為true，驗證yaml檔案是否合規
--dry-run 會先試驗產出建立後結果，但不會真的建立

範例: 用apply方式套用yaml設定，並創造出pod

指令

1	$ kubectl apply -f file.pod.yml

要注意這方法，要在一開始用kubectl create時，需搭配--save-config才能夠用kubectl apply

--save-config 會將pod的資訊儲存到 yaml檔案中的annotations中

yaml範例

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  containers:
  - name: my-nginx
    image: nginx:alpine
    resources: {}
    ports:
    - containerPort: 80

1 2	$ k create -f nginx.yaml pod/my-nginx created

查看pod資訊

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$ k get pods
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
my-nginx   1/1     Running   0          64s

指定剛創建好的nginx pod，因為創建時有透過--save-config，可看到有annotation，說明目前版本是什麼

透過kubectl describe pod my-nginx查看pod運行資訊

ip address
event: 創建pod時發生的事件，可用來除錯用

接著再使用kubectl apply來變更pod

1 2	$ kubectl apply -f nginx.yaml pod/my-nginx unchanged

透過 kubectl exec [pod] 進入pod內的環境

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$ kubectl exec my-nginx -it sh
kubectl exec [POD] [COMMAND] is DEPRECATED and will be removed in a future version. Use kubectl exec [POD] -- [COMMAND] instead.
/ #

取得pods資訊

1	$ kubectl get pods

輸出結果

$ kubectl get pods

NAME        READY   STATUS              RESTARTS   AGE
nginx-pod   0/1     ContainerCreating   0          6s

將pods對外開放連接

k8s創建pods時預設是只能在k8s cluster內連線，意思就是無法透過本機ping到在k8s架設好的nginx pod，所以要透過port-forward方式才行

指令

1	$ kubectl port-forward [name of pod] [external port]:[internal (in k8s) port]

範例

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$ kubectl port-forward nginx-pod 8080:80
Forwarding from 127.0.0.1:8080 -> 80
Forwarding from [::1]:8080 -> 80

砍掉pod

指令

1	$ kubectl delete pod [name-of-pod]

範例

1 2	$ kubectl delete pod nginx-pod pod "nginx-pod" deleted

不過要注意的是，若在deployment中定義replicaSet，要滿足一定pod的運行數量，那砍掉後會在被重新創造出來

正式砍掉pod的方法，也必須把管理pod的deployment給砍掉

1	$ kubectl delete deployment [name-of-deployment]

也可以透過 yaml方式砍掉

1	$ kubectl delete -f [yaml file]

檢查Pod的健康狀態

透過Probe方式，檢查Pod的狀況

有兩種Probe:

Liveness Probe

檢查pod是否運作正常

Readiness Probe

檢查Pod是否可以收到請求

Probe Action種類

ExecAction
- 在container內執行動作
TCPSocketAction
- 以TCP Check方式檢查container的IP address以及port
HTTPGETAction
- 以HTTP GET請求方式對container做測試

會有以下狀態

Success
Failure
Unknown

範例

在yaml檔案中定義要檢查的probe類型

HTTPGETAction類型

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  containers:
  - name: my-nginx
    image: nginx:alpine
    resources: {}
    ports:
    - containerPort: 80
    livenessProbe: # 定義liveness probe
      httpGet:
        path: /index.html
        port: 80
      initialDelaySeconds: 15
      timeoutSeconds: 2 # 過2秒沒反應就timeout
      periodSeconds: 5 # 每5秒檢查一次
      failureThreshold: 1 # 若錯一次就認定Pod服務為故障

ExecAction類型

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  labels:
    test: liveness
  name: liveness-exec
spec:
  containers:
  - name: liveness
    image: k8s.gcr.io/busybox
    resources:
      limits:
        memory: "64Mi" #64 MB
        cpu: "50m" #50 millicpu (.05 cpu or 5% of the cpu)
    args: # 為容器定義參數或打算執行的shell指令
    - /bin/sh
    - -c
    - touch /tmp/healthy; sleep 30; rm -rf /tmp/healthy; sleep 600
    livenessProbe:
      exec:
        command: # 定義要執行的指令
        - cat
        - /tmp/healthy
      initialDelaySeconds: 5 
      periodSeconds: 5

這個範例會在pod啟動時，執行以下動作

$ touch /tmp/healthy; # 創建簡單的檔案 healthy
sleep 30; # 等待30秒後

$ rm -rf /tmp/healthy; # 在把檔案砍掉
sleep 600

tmp/healthy的檔案被砍掉後，liveness probe就無法成功執行 cat /tmp/healthy 指令，就會發生錯誤，通知k8s要重新創建pod服務

搭配Readiness Probe類型 (也可以與Liveness Probe同時定義)

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-nginx
  labels:
    app: nginx
    rel: stable
spec:
  containers:
  - name: my-nginx
    image: nginx:alpine
    resources:
      limits:
        memory: "128Mi" #128 MB
        cpu: "200m" #200 millicpu (.2 cpu or 20% of the cpu)
    ports:
    - containerPort: 80
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /index.html
        port: 80
      initialDelaySeconds: 15
      timeoutSeconds: 2 # Default is 1
      periodSeconds: 5 # Default is 10
      failureThreshold: 1 # Default is 3
    readinessProbe:
      httpGet:
        path: /index.html
        port: 80
      initialDelaySeconds: 3 # 定義多久後才能收到requst
      periodSeconds: 5 # Default is 10
      failureThreshold: 1 # Default is 3

實際執行看看，透過kubectl create -f [yaml]來創建pod，可看到nginx服務運作正常

由於我們在yaml檔案中有定義liveness probe與readiness probe，透過httpGet方式確認網頁服務是否還活著否，這時將nginx內的預設index.html給砍掉，來看看liveness probe會給出怎樣的警告

砍掉後nginx服務也終止了，表示k8s也正準備重新啟動container

接著透過 kubectl describe pod [pod name]來看看readiness probe的訊息，可以看到liveness probe與readiness probe無法成功讀取index.html首頁。

但liveness probe還會做一件事，那就是失敗次數達到yaml檔案內定義的failureThreshold次數後，會請k8s重新啟動pod的ningx服務

由於有定義liveness probe，在發現nginx服務沒有index.html時發生錯誤，會重新創建container，所以若在透過 kubectl exec [nginx-pod-name] -it sh ，可以看到nginx內的index.html又復原了

Readiness Probe與Liveness Probe差異

Liveness Probe: 定義container什麼時候才重啟
Readiness Probe: 定義container什麼時候才能開始接收請求或流量

參考

Kuberetes Pods:
- https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/pods/
Kubernetes for Developers: Core Concepts
- https://app.pluralsight.com/library/courses/kubernetes-developers-core-concepts/discussion

Kubernetes - Pod 學習紀錄