记录k8s的pod生命周期笔记

Pod的生命周期指的是Pod从创建到终止的整个过程。

生命周期包含以下几个重要流程：

创建主容器（containers）是必须的操作，初始化容器（initContainers），容器启动后钩子，启动探测、存活性探测，就绪性探测，容器停止前钩子。

以下是Pod生命周期的主要阶段：
Pending：Pod已经被Kubernetes系统接受，但一个或多个容器镜像尚未创建。这可能是因为系统正在为Pod分配所需资源，如下载容器镜像或调度到特定的节点。

Running：Pod已经被调度到节点上，所有的容器都已被创建，并且至少有一个容器正在运行、正在启动或正在重启。

Succeeded：Pod中的所有容器都正常运行并已经退出，且不会再重启。

Failed：Pod中的所有容器都已终止，至少有一个容器是因为失败而终止的。即容器退出状态非零。

Unknown：因为某些原因，Pod的状态无法被Kubernetes系统确定，通常是因为与Pod所在节点的通信出现问题。

ContainerCreating：Pod 的调度完成，被分配到指定 Node 上。处于容器创建的过程中。通常是在拉取镜像的过程中。

除了这些状态，还有一些与Pod生命周期相关的事件和状态，例如：

Init Containers：在应用程序容器启动之前运行的特殊容器，用于执行一些初始化任务。

Containers Probes：Kubernetes提供了探针（Probes）来检测容器是否存活（Liveness Probes）和就绪（Readiness Probes）。

Restart Policy：控制容器终止后是否需要重启的策略，可以是Always、OnFailure或Never。

Termination：当Pod被终止时，Kubernetes会向Pod中的每个容器发送SIGTERM信号，通知它们即将关闭，容器应该进行清理工作并优雅地退出。

Termination Grace Period：Pod在终止前等待容器优雅关闭的时间。如果超过这个时间容器还没有退出，将发送SIGKILL信号强制终止容器。

pod生命周期的重要行为

1、在启动任何容器之前，先创建pause基础容器，它初始化Pod的环境并为后续加⼊的容器提供共享的名称空间。

2、初始化容器（initcontainer）：

一个pod可以拥有任意数量的init容器。init容器是按照顺序以此执行的，并且仅当最后一个init容器执行完毕才会去启动主容器。

3、生命周期钩子：

pod允许定义两种类型的生命周期钩子，启动后(post-start)钩子和停止前(pre-stop)钩子

这些生命周期钩子是基于每个容器来指定的，和init容器不同的是，init容器是应用到整个pod。而这些钩子是针对容器的，是在容器启动后和停止前执行的。

4、容器探测：

对Pod健康状态诊断。分为三种： Startupprobe、Livenessprobe(存活性探测)， Readinessprobe(就绪性检测)

Startup（启动探测）:探测容器是否正常运行

Liveness(存活性探测)：判断容器是否处于runnning状态，根据重启策略决定是否重启容器

Readiness(就绪性检测)：判断容器是否准备就绪并对外提供服务，将容器设置为不可用，不接受service转发的请求

三种探针用于Pod检测：

ExecAction：在容器中执行一个命令，并根据返回的状态码进行诊断，只有返回0为成功

TCPSocketAction：通过与容器的某TCP端口尝试建立连接

HTTPGetAction：通过向容器IP地址的某指定端口的path发起HTTP GET请求。

5、容器的重启策略：

定义是否重启Pod对象

Always：但凡Pod对象终止就重启，默认设置

OnFailure：仅在Pod出现错误时才重启

Never：从不

注：一旦Pod绑定到一个节点上，就不会被重新绑定到另一个节点上，要么重启，要么终止

6、pod的创建过程

1.用户请求创建Pod：

用户通过Kubernetes API提交Pod定义，这可以通过kubectl create -f 命令或直接通过API进行

2.API Server接收请求：

Kubernetes API Server接收到创建Pod的请求，并验证提交的Pod定义是否符合要求。

3.持久化Pod定义：

一旦验证通过，API Server将Pod的定义持久化到etcd数据库中，这是Kubernetes的分布式键值存储，用于存储所有集群状态信息。

4.Scheduler调度Pod：

Scheduler组件开始工作，它根据Pod的资源需求、节点的资源状况、亲和性规则、污点和容忍等策略，为Pod选择一个合适的节点。

5.绑定Pod到节点：

一旦Scheduler找到合适的节点，它会将Pod绑定到该节点。这个绑定操作会更新Pod的状态，表明它已经被调度。

6.Kubelet接收Pod信息：

被选定的节点上的Kubelet（Kubernetes节点代理）会从API Server接收到Pod的详细信息。

7.下载容器镜像：

Kubelet开始下载Pod定义中指定的容器镜像。如果镜像已经在本地缓存，这个过程会很快。

8.创建容器：

Kubelet使用容器运行时（如Docker、containerd等）创建容器。

9.初始化容器（Init Containers）：

如果Pod定义中包含了初始化容器，这些容器会首先启动并执行，直到它们全部成功完成。

10.启动应用容器：

初始化容器执行完成后，应用容器开始启动。

11.设置网络：

Kubelet配置Pod的网络，确保Pod可以与其他Pod和外部服务通信。

12.运行就绪性探针：

一旦容器启动，Kubelet会运行Readiness Probes来检查容器是否准备好接收流量。

13.Pod状态更新为Running：

当所有容器都成功启动，并且至少有一个容器正在运行时，Pod的状态更新为Running。

14.健康检查：

Kubelet定期运行Liveness Probes来检查容器是否仍然健康运行。

15.Pod就绪：

当Readiness Probes表明容器已准备好接收流量时，Pod被视为就绪。

7、pod的终止过程

1.用户发出删除 pod 命令：

kubectl delete pods ，kubectl delete -f yaml

2.Pod对象更新：

Kubernetes API Server接收到删除请求后，将Pod对象的状态更新为Terminating，并设置一个宽限期（Grace Period），默认为30秒。

3.标记为Terminating状态：

Pod对象的状态被标记为Terminating，这通知Kubernetes系统Pod即将被终止。

4.启动Pod关闭过程：

Kubelet开始执行关闭过程，包括停止Pod中的容器。

5.删除Service中的Endpoints：

Endpoints Controller检测到Pod状态为Terminating，会将Pod从Service关联的Endpoints列表中移除，这意味着Pod将不再接收流量。

6.执行PreStop钩子：

如果Pod定义了PreStop生命周期钩子，当Pod被标记为Terminating时，这些钩子会被触发，允许执行清理操作。

7.发送TERM信号：

Kubelet向Pod中的每个容器发送TERM信号，请求容器优雅地关闭。

8.宽限期结束后发送SIGKILL信号：

如果在宽限期内容器没有关闭，Kubelet会向容器发送SIGKILL信号，强制终止容器。

9.删除Pod资源：

一旦所有容器都已终止，Kubelet会请求API Server将Pod资源的宽限期设置为0，并最终删除Pod对象。

Init初始化容器

spec字段下有个initContainers字段(初始化容器)，Init容器就是做初始化工作的容器。

可以有一个或多个，如果多个按照定义的顺序依次执行，先执行初始化容器1，再执行初始化容器2等，等初始化容器执行完具体操作之后初始化容器就退出了，只有所有的初始化容器执行完后，主容器才启动。

由于一个Pod里容器存储卷是共享的，所以Init Container里产生的数据可以被主容器使用到，Init Container可以在多种K8S资源里被使用到，如Deployment、DaemonSet, StatefulSet、Job等，但都是在Pod启动时，在主容器启动前执行，做初始化工作。

初始化容器与主容器区别是:

1、初始化容器不支持 Readinessprobe,因为它们必须在Pod就绪之前运行完成

2、每个Init容器必须运行成功,下一个才能够运行

案例1

探测其他容器，用于其他容器启动成功后才启动本容器

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp-pod
  labels:
    app.kubernetes.io/name: MyApp
spec:
  containers:
  - name: myapp-container
    image: busybox:1.28
    command: ['sh', '-c', 'echo The app is running! && sleep 3600']
  initContainers:
  - name: init-myservice
    image: busybox:1.28
    command: ['sh', '-c', 'for i in {1..100}; do sleep 1; if dig myservice; then exit 0; fi; done; exit 1']
    #循环解析容器名，如果解析正常，就可以部署本容器了

案例2

实际生产中的，用来给web服务生成页面

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: initnginx
spec:
  initContainers:
  - name: install
    image: docker.io/library/busybox:1.28
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    #下载百度的主页到文件夹的主页
    command:
    - wget
    - "-O"
    - "/work-dir/index.html"
    - "https://www.baidu.com"
    #挂载目录
    volumeMounts:
    - name: workdir
      mountPath: /work-dir
  containers:
  - name: nginx
    image: docker.io/xianchao/nginx:v1
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 80
    volumeMounts:
    - name: workdir
      mountPath: /usr/share/nginx/html
dnsPolicy: Default
#新建数据卷
volumes:
- name: workdir
  emptyDir: {}

主容器Container
容器钩子

初始化容器启动之后，开始启动主容器，在主容器启动之后有一个post start hook（容器启动后钩子）和pre stop hook（容器结束前钩子），无论启动后还是结束前所做的事我们可以把它放两个钩子，这个钩子就表示用户可以用它来钩住一些命令，非必须选项

postStart：该钩子在容器被创建后立刻执行，如果该钩子对应的探测执行失败，则该容器会被杀死，并根据该容器的重启策略决定是否要重启该容器，这个钩子不需要传递任何参数。

preStop：该钩子在容器被删除前执行，主要用于释放资源和优雅关闭程序

容器钩子：postStart和preStop

postStart：容器创建之后立刻执行，用于资源部署、环境准备等。

preStop：在容器被终止前执行，用于优雅关闭应用程序、通知其他系统等。

演示postStart和preStop用法

......
containers:
- image: sample:v2  
  name: war
  lifecycle:
    postStart:
      exec:
        command:
        - "cp"
        - "/sample.war"
        - "/app"
    prestop:
      httpGet:
        host: monitor.com
        path: /waring
        port: 8080
        scheme: HTTP
......

以上示例中，定义了一个Pod，包含一个JAVA的web应用容器，其中设置了PostStart和PreStop回调函数。

即在容器创建成功后，复制/sample.war到/app文件夹中。

而在容器终止之前，发送HTTP请求到http://monitor.com:8080/waring，即向监控系统发送警告。

优雅的删除资源对象

当用户请求删除含有pod的资源对象时（如RC、deployment等），K8S为了让应用程序优雅关闭（即让应用程序完成正在处理的请求后，再关闭软件），K8S提供两种信息通知：

1）、默认：K8S通知node执行docker stop命令，docker会先向容器中PID为1的进程发送系统信号SIGTERM，然后等待容器中的应用程序终止执行，如果等待时间达到设定的超时时间，或者默认超时时间（30s），会继续发送SIGKILL的系统信号强行kill掉进程。

2）、使用pod生命周期（利用PreStop回调函数），它执行在发送终止信号之前。

默认情况下，所有的删除操作的优雅退出时间都在30秒以内。

kubectl delete命令支持--grace-period=的选项，以运行用户来修改默认值。0表示删除立即执行，并且立即从API中删除pod。

在节点上，被设置了立即结束的的pod，仍然会给一个很短的优雅退出时间段，才会开始被强制杀死。如下：

spec:
  containers:
  - name: nginx-demo
    image: centos:nginx
    lifecycle:
      preStop:
        exec:
          command: ["/usr/local/nginx/sbin/nginx","-s","quit"]
    ports:
    - name: http
      containerPort: 80