K8S：Pod的生命周期

Kubernetes 中的 Pod 是运行在集群中的最小部署单元，它包含了一个或多个容器。理解 Pod 的生命周期有助于我们掌握优雅的管理应用的启动、运行、失败以及销毁过程。

Pod 生命周期概述

Pod 的生命周期包括以下几个主要阶段：

  1. Pending：Pod 已被 Kubernetes API Server 接收，但还没有开始创建容器。这通常是由于调度器正在为 Pod 分配节点或者等待某些资源准备就绪。
  2. Running：Pod 已经调度到某个节点，并且其中的所有容器已经创建成功，至少有一个容器正在运行或已经启动成功。
  3. Succeeded：Pod 中的所有容器都已经正常终止，且不会再被重启。通常用于一次性任务（如批处理任务）。
  4. Failed：Pod 中的所有容器都已终止，且至少有一个容器因非 0 的退出状态终止。
  5. Unknown：由于无法与 Pod 所在节点通信，无法准确获取 Pod 的状态。

实际例子：创建一个简单的 Pod

首先，我们可以使用一个简单的 YAML 文件来创建一个 Pod。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: simple-pod
spec:
  containers:
  - name: busybox
    image: busybox
    command: ['sh', '-c', 'echo Hello Kubernetes! && sleep 3600']

执行 kubectl apply -f pod.yaml 创建这个 Pod。通过 kubectl get pod simple-pod 可以查看它的状态。

当 Pod 被创建时，它会经历生命周期中的多个阶段，首先进入 Pending 状态，等待调度到节点上。当容器启动后，它会进入 Running 状态。

Pod 生命周期中的细节控制

Pod 的生命周期不仅仅是几个状态的转换，我们还可以通过多种控制机制来影响 Pod 在生命周期中的表现。以下是一些常见的控制手段和实际使用场景：

1. Init 容器

Init 容器是专门在应用容器启动前运行的容器，常用于执行一些初始化任务，比如检查依赖、初始化配置等。只有当 Init 容器执行成功后，Pod 的主容器才会启动。

示例：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-with-init
spec:
  initContainers:
  - name: init-container
    image: busybox
    command: ['sh', '-c', 'echo Initializing... && sleep 5']
  containers:
  - name: main-container
    image: busybox
    command: ['sh', '-c', 'echo Main container running && sleep 3600']

在这个例子中，init-container 会首先运行，完成后才会启动 main-container。

2. Restart Policy

Kubernetes 支持三种容器的重启策略：

  • Always（默认）：容器总是被重启。
  • OnFailure：只有当容器非 0 退出时才重启。
  • Never：无论退出状态如何，都不会重启。

实际场景：批处理任务

对于一些一次性任务，例如批处理作业，使用 OnFailure 或 Never 更加合理。以下是一个使用 OnFailure 的例子：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-batch-job
spec:
  restartPolicy: OnFailure
  containers:
  - name: batch-container
    image: busybox
    command: ['sh', '-c', 'exit 1']

在这个配置中，batch-container 执行时会以非 0 状态退出，而 Kubernetes 会根据重启策略重新启动该容器。

3. 生命周期钩子（Lifecycle Hooks）

Kubernetes 提供了两种生命周期钩子，允许在容器启动和终止时执行一些额外的逻辑。

  • postStart：容器启动后立即执行的命令。
  • preStop：容器终止前执行的命令。

示例：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-with-hooks
spec:
  containers:
  - name: main-container
    image: busybox
    lifecycle:
      postStart:
        exec:
          command: ["sh", "-c", "echo Container is starting"]
      preStop:
        exec:
          command: ["sh", "-c", "echo Container is stopping"]
    command: ['sh', '-c', 'sleep 3600']

在这个例子中，postStart 钩子在容器启动后立即打印一条消息，而 preStop 钩子在容器即将停止时也打印一条消息。

4. Termination Grace Period（终止宽限期）

当 Pod 被删除时，Kubernetes 不会立即强制终止容器，而是先发出一个 SIGTERM 信号，给容器一个宽限期（默认为 30 秒），以完成手头的工作。如果在宽限期内容器未正常退出，Kubernetes 会发送 SIGKILL 信号，强制终止。

可以通过 terminationGracePeriodSeconds 参数来设置宽限期：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-grace-period
spec:
  terminationGracePeriodSeconds: 60
  containers:
  - name: main-container
    image: busybox
    command: ['sh', '-c', 'sleep 3600']

在这个配置中，当我们删除 Pod 时，Kubernetes 会给容器 60 秒的宽限期来优雅地终止。

监控和调试 Pod 的生命周期

1. 使用 kubectl describe pod 查看详细信息

当 Pod 处于非预期状态时，使用 kubectl describe pod 可以查看其详细信息，包括事件、原因、状态变更记录等：

kubectl describe pod simple-pod

2. 使用 kubectl logs 查看容器日志

查看容器日志是调试 Pod 问题的一个重要工具：

kubectl logs simple-pod

如果 Pod 内有多个容器，还可以指定容器名称：

kubectl logs simple-pod -c main-container

3. 使用 kubectl exec 进入 Pod

有时候你可能需要直接进入 Pod 内部检查状态，kubectl exec 可以帮助你执行命令或进入容器：

kubectl exec -it simple-pod -- sh