K8s Pod生命周期完全指南

神秘人X7072025-11-07 9:13

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）：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）：API Server 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

一、创建和终止

Pod 的创建过程

  1. 用户通过 kubectl 或其他 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，尝试调用 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 etcd 中

Pod 的终止过程

  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 30 秒），Pod 被视为 Dead
  3. 将 Pod 标记为 Terminating 状态
  4. Kubelet 在监控到 Pod 对象转为 Terminating 状态的同时启动 Pod 关闭过程
  5. 节点控制器监控到 Pod 对象的关闭行为时将其从所有匹配到此节点的 Service 资源的节点列表中移除
  6. 如果当前 Pod 对象定义了 PreStop 钩子处理器，则在其标记为 Terminating 后即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，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
  9. Kubelet 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 对于用户已不可见

二、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：

  1. 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
  2. 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（192.168.100.10）和 Redis（192.168.100.20）服务器的地址

创建 pod-initcontainer.yaml，内容如下：

yaml 复制代码 
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 192.168.100.10 -c 1 ; do echo waiting for mysql...; sleep 2; done;']
  - name: test-redis
    image: busybox:1.30
    command: ['sh', '-c', 'until ping 192.168.100.20 -c 1 ; do echo waiting for reids...; sleep 2; done;']

创建 Pod 并观察效果：

bash 复制代码 
# 创建 Pod
kubectl apply -f pod-initcontainer.yaml

# 查看 Pod 状态
kubectl describe pod pod-initcontainer -n dev

# 动态查看 Pod
kubectl get pods pod-initcontainer -n dev -w

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：

bash 复制代码 
ifconfig ens33:1 192.168.5.14 netmask 255.255.255.0 up
ifconfig ens33:2 192.168.5.15 netmask 255.255.255.0 up

三、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

    yaml 复制代码 
    lifecycle:
  postStart:
    exec:
      command:
      - cat
      - /tmp/healthy

  • TCPSocket：在当前容器尝试访问指定的 Socket

    yaml 复制代码 
    lifecycle:
  postStart:
    tcpSocket:
      port: 8080

  • HTTPGet：在当前容器中向某 URL 发起 HTTP 请求

    yaml 复制代码 
    lifecycle:
  postStart:
    httpGet:
      path: /       # URI 地址
      port: 80      # 端口号
      host: 192.168.5.3  # 主机地址
      scheme: HTTP  # 支持的协议，http 或者 https

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

yaml 复制代码 
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"]

创建并验证 Pod：

bash 复制代码 
# 创建 Pod
kubectl create -f pod-hook-exec.yaml

# 查看 Pod
kubectl get pods pod-hook-exec -n dev -o wide

# 访问 Pod
curl 10.244.2.48

四、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

    yaml 复制代码 
    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

    yaml 复制代码 
    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

    yaml 复制代码 
    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：

yaml 复制代码 
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：

bash 复制代码 
# 创建 Pod
kubectl create -f pod-liveness-exec.yaml

# 查看 Pod 详情
kubectl describe pods pod-liveness-exec -n dev

# 观察 Pod 信息
kubectl get pods pod-liveness-exec -n dev

方式二：TCPSocket

创建 pod-liveness-tcpsocket.yaml：

yaml 复制代码 
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：

bash 复制代码 
# 创建 Pod
kubectl create -f pod-liveness-tcpsocket.yaml

# 查看 Pod 详情
kubectl describe pods pod-liveness-tcpsocket -n dev

# 观察 Pod 信息
kubectl get pods pod-liveness-tcpsocket -n dev

方式三：HTTPGet

创建 pod-liveness-httpget.yaml：

yaml 复制代码 
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：

bash 复制代码 
# 创建 Pod
kubectl create -f pod-liveness-httpget.yaml

# 查看 Pod 详情
kubectl describe pod pod-liveness-httpget -n dev

# 观察 Pod 信息
kubectl get pod pod-liveness-httpget -n dev

探针配置参数

查看 Liveness Probe 的子属性：

bash 复制代码 
kubectl explain pod.spec.containers.livenessProbe

输出字段说明：

  • 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

配置示例：

yaml 复制代码 
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

五、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：

yaml 复制代码 
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：

bash 复制代码 
# 创建 Pod
kubectl create -f pod-restartpolicy.yaml

# 查看 Pod 详情，发现 nginx 容器失败
kubectl describe pods pod-restartpolicy -n dev

# 多等一会，再观察 Pod 的重启次数，发现一直是 0，并未重启
kubectl get pods pod-restartpolicy -n dev

六、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，这并不满足需求，因为很多情况下，我们想控制某些 Pod 到达某些节点上。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

6.1 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。

创建 pod-nodename.yaml 文件：

yaml 复制代码 
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

创建并验证 Pod：

bash 复制代码 
# 创建 Pod
kubectl create -f pod-nodename.yaml

# 查看 Pod 调度到 NODE 属性，确实是调度到了 node1 节点上
kubectl get pods pod-nodename -n dev -o wide
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。

实验步骤：

  1. 首先分别为 Node 节点添加标签

    bash 复制代码 
    kubectl label nodes node1 nodeenv=pro
kubectl label nodes node2 nodeenv=test

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

    yaml 复制代码 
    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

创建并验证 Pod：

bash 复制代码 
# 创建 Pod
kubectl create -f pod-nodeselector.yaml

# 查看 Pod 调度到 NODE 属性，确实是调度到了 node1 节点上
kubectl get pods pod-nodeselector -n dev -o wide

6.2 亲和性调度

亲和性调度在 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：

yaml 复制代码 
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：

yaml 复制代码 
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"
硬限制示例

创建 pod-nodeaffinity-required.yaml：

yaml 复制代码 
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"]

创建并测试 Pod：

bash 复制代码 
# 创建 Pod
kubectl create -f pod-nodeaffinity-required.yaml

# 查看 Pod 状态（运行失败）
kubectl get pods pod-nodeaffinity-required -n dev -o wide

# 查看 Pod 的详情，发现调度失败，提示 Node 选择失败
kubectl describe pod pod-nodeaffinity-required -n dev
软限制示例

创建 pod-nodeaffinity-preferred.yaml：

yaml 复制代码 
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"]

创建并测试 Pod：

bash 复制代码 
# 创建 Pod
kubectl create -f pod-nodeaffinity-preferred.yaml

# 查看 Pod 状态（运行成功）
kubectl get pod pod-nodeaffinity-preferred -n dev

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：

yaml 复制代码 
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
硬限制示例

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

    yaml 复制代码 
    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 明确指定到 node1 上
    bash 复制代码 
    # 启动目标 Pod
kubectl create -f pod-podaffinity-target.yaml

# 查看 Pod 状况
kubectl get pods pod-podaffinity-target -n dev

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

    yaml 复制代码 
    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。

    bash 复制代码 
    # 启动 Pod
kubectl create -f pod-podaffinity-required.yaml

# 查看 Pod 状态，发现未运行
kubectl get pods pod-podaffinity-required -n dev

# 查看详细信息
kubectl describe pods pod-podaffinity-required -n dev
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 PodAffinity 是一样的，这里直接做一个测试案例。

  1. 继续使用上个案例中目标 Pod

    bash 复制代码 
    kubectl get pods -n dev -o wide --show-labels

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

    yaml 复制代码 
    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 反亲和性
      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。

    bash 复制代码 
    # 创建 Pod
kubectl create -f pod-podantiaffinity-required.yaml

# 查看 Pod，发现调度到了 node2 上
kubectl get pods pod-podantiaffinity-required -n dev -o wide

6.3 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：

bash 复制代码 
# 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-

接下来演示污点的效果：

  1. 准备节点 node1（为了演示效果更加明显，暂时停止 node2 节点）
  2. 为 node1 节点设置一个污点：tag=chenyu:PreferNoSchedule；然后创建 pod1（pod1 可以）
  3. 修改为 node1 节点设置一个污点：tag=chenyu:NoSchedule；然后创建 pod2（pod1 正常，pod2 失败）
  4. 修改为 node1 节点设置一个污点：tag=chenyu:NoExecute；然后创建 pod3（3 个 pod 都失败）
bash 复制代码 
# 为 node1 设置污点（PreferNoSchedule）
kubectl taint nodes node1 tag=chenyu:PreferNoSchedule

# 创建 pod1
kubectl run taint1 --image=nginx:1.17.1 -n dev
kubectl get pods -n dev -o wide

# 为 node1 设置污点（取消 PreferNoSchedule，设置 NoSchedule）
kubectl taint nodes node1 tag:PreferNoSchedule-
kubectl taint nodes node1 tag=chenyu:NoSchedule

# 创建 pod2
kubectl run taint2 --image=nginx:1.17.1 -n dev
kubectl get pods taint2 -n dev -o wide

# 为 node1 设置污点（取消 NoSchedule，设置 NoExecute）
kubectl taint nodes node1 tag:NoSchedule-
kubectl taint nodes node1 tag=chenyu:NoExecute

# 创建 pod3
kubectl run taint3 --image=nginx:1.17.1 -n dev
kubectl get pods -n dev -o wide

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：

  1. 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
  2. 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：

yaml 复制代码 
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: "chenyu"    # 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

验证效果：

bash 复制代码 
# 添加容忍之前的 Pod
kubectl get pods -n dev -o wide

# 添加容忍之后的 Pod
kubectl get pods -n dev -o wide

容忍的详细配置：

bash 复制代码 
kubectl explain pod.spec.tolerations

输出字段说明：

  • 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
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