【Kubernetes 集群核心概念：Pod】pod生命周期介绍【五】

5.1 Pod生命周期

Pod的生命周期指的是从Pod创建到终止的整个过程。它分为以下两种常见情况：

长期运行Pod： 例如运行HTTP服务的Pod，它在正常情况下会一直运行，但可以手动删除或终止。
短期运行Pod： 例如执行计算任务的Pod，任务完成后自动终止。

5.1.1 容器启动

初始化容器（Init Containers）：在Pod中的主容器启动之前，初始化容器会先执行一些环境设置或初始化操作。
主容器启动：初始化完成后，Pod的主容器开始启动。
Post-Start 操作：主容器启动后，会执行一个启动后钩子操作（PostStart Hook），用于启动后的一些任务。
健康检查：主容器启动后，Kubernetes会通过两种健康检查来确保容器的运行状态：
- 存活状态检查（Liveness Probe）：检查容器是否存活，如果失败，Kubernetes会尝试重新启动容器。
- 准备就绪检查（Readiness Probe）：检查容器是否准备好接受请求。如果失败，Pod会被从服务端点列表中移除，直到恢复健康。

5.1.2 容器终止

Pre-Stop 操作：在容器终止前，可以设置一个终止前钩子（PreStop Hook），执行容器终止前的清理工作。
强制终止：如果容器未能在规定时间内终止，Kubernetes会在大约30秒后强制终止容器。
容器重启：根据容器的重启策略，Pod的容器可能会被重启。

5.1.3 容器重启策略

Always：容器挂掉后会一直重启，这是默认策略。
OnFailure：容器状态为错误时才重启，即容器正常终止时不会重启。
Never：容器挂掉后不会重启。

对于Always策略，容器挂掉后会立即重启，如果再次失败，会延时重启，例如第一次失败后10秒重启，第二次失败后20秒重启，以此类推。

5.2 HealthCheck 健康检查

容器可能因为服务未启动或端口不正确等问题，无法正常运行。为此，Kubernetes提供了健康检查机制来检测Pod的状态。

5.2.1 Health Check方式

Liveness Probe（存活状态探测）：检查容器是否仍然在运行。如果失败，kubelet会杀死容器并根据重启策略决定是否重启。
Readiness Probe（就绪型探测）：检查容器是否准备好为外部请求提供服务。如果失败，Pod将被移除出服务的端点列表。
Startup Probe：检查容器中的应用是否已经启动。如果启动探测失败，kubelet会杀死容器，并按重启策略重启。

5.2.2 Probe 探测方式

方式	说明
Exec	执行命令
HTTPGet	通过HTTP请求指定URL路径
TCP	通过TCP连接指定端口
gRPC	使用gRPC执行远程过程调用，若返回状态为" SERVING"则认为探测成功

5.2.3 liveness-exec 示例

创建YAML文件：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: liveness-exec
  namespace: default
spec:
  containers:
  - name: liveness
    image: busybox
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    args:
    - /bin/sh
    - -c
    - touch /tmp/healthy; sleep 30; rm -rf /tmp/healthy; sleep 600
    livenessProbe:
      exec:
        command:
        - cat
        - /tmp/healthy
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 5

应用YAML文件：

kubectl apply -f pod-liveness-exec.yml

查看Pod状态：

kubectl describe pod liveness-exec

通过观察日志和事件，可以看到容器因健康检查失败而被重启，且重启间隔时间逐渐增加。

5.2.4 liveness-httpget 示例

创建YAML文件：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: liveness-httpget
  namespace: default
spec:
  containers:
  - name: liveness
    image: nginx:1.15-alpine
    ports:
      - name: http
        containerPort: 80
    livenessProbe:
      httpGet:
        port: http
        path: /index.html
      initialDelaySeconds: 3
      periodSeconds: 5

应用YAML文件：

kubectl apply -f pod-liveness-httpget.yml

通过删除nginx主页文件来模拟故障，并验证容器的健康检查机制是否会触发重启。

5.2.5 readiness 示例

创建YAML文件：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: readiness-httpget
  namespace: default
spec:
  containers:
  - name: readiness
    image: nginx:1.15-alpine
    ports:
      - name: http
        containerPort: 80
    readinessProbe:
      httpGet:
        port: http
        path: /index.html
      initialDelaySeconds: 3
      periodSeconds: 5

应用YAML文件：

kubectl apply -f pod-readiness-httpget.yml

通过删除nginx主页文件验证Readiness Probe的工作原理。

5.2.6 readiness + liveness 综合示例

创建YAML文件：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: readiness-liveness-httpget
  namespace: default
spec:
  containers:
  - name: readiness-liveness
    image: nginx:1.15-alpine
    ports:
      - name: http
        containerPort: 80
    livenessProbe:
      httpGet:
        port: http
        path: /index.html
      initialDelaySeconds: 1
      periodSeconds: 3
    readinessProbe:
      httpGet:
        port: http
        path: /index.html
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 5

应用YAML文件：

kubectl apply -f pod-readiness-liveness.yml

5.3 Post-Start & Pre-Stop 生命周期钩子

Post-Start：在容器启动后立即执行的操作，常用于目录创建或其他初始化任务。
Pre-Stop：在容器停止前执行的操作，常用于优雅停机。

通过配置YAML文件，可以灵活控制Pod的生命周期，确保容器在启动和停止时完成必要的工作。

5.4 Pod故障排除

状态	描述
Pending	Pod已被接收，但容器尚未启动。
Running	Pod已绑定到节点，并且至少有一个容器正在运行。
Completed	所有容器已成功终止，不会重新启动。
Failed	容器已经退出并且终止状态非零。
CrashLoopBackOff	容器因错误反复崩溃，导致Kubernetes无法正常启动。

使用kubectl describe pod <pod_name>和kubectl logs <pod_name>可以帮助定位问题。

总结

本文讲解了Pod的生命周期，包括容器的启动、运行、健康检查、终止及相关的钩子操作。通过配置适当的健康检查、重启策略和生命周期事件，Kubernetes能有效地管理Pod的运行状态。掌握这些操作能够帮助你在实际部署中更好地监控和调优Kubernetes集群。

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