Kubernetes--管理Pod对象的容器(1)

Pod是Kubernetes系统的基础单元，是资源对象模型中可由用户创建或部署的最小组件，也是在Kubernetes系统上运行容器化应用的资源对象。其他的大多数资源对象都是用于支撑和扩展Pod对象功能的，比如同于管控的Pod运行的StatefulSet和Deployment等控制器对象，用于暴露Pod应用的Service和Ingress对象，为Pod提供存储的PersistentVolume存储资源对象等。这些资源对象大体可分为有限的几个类别，并且可基于资源清单作为资源配置文件进行陈述式或声明式管理。

管理Pod对象的容器

一个Pod对象中至少要存在一个容器，所以containers字段是定义Pod时其嵌套字段Spec中的必选项，用于为Pod指定要创建的容器列表。进行容器配置时，name为必选字段，用于指定容器名称，image字段是可选字段，以方便更高级别的管理类资源（如Deployment）等能覆盖此字段，于是自主式的Pod并不可省略此字段。因此，定义一个容器的基础框架如下：

name：CONTAINER_NAME

image: IMAGE_FILE_NAME

此外定义容器时还有一些其他常用的自字段，比如定义要暴露的端口、改变镜像运行的默认程序、传递环境变量、定义可用的系统资源配额等。

镜像及其获取策略

各工作节点负责运行Pod对象，而Pod的核心功用在于运行容器，因此工作节点上必须配置容器运行引擎，如Docker等。启动容器时，容器引擎将首先于本地查找指定的镜像文件，不存在的镜像则需要从指定的镜像仓库（Registry）下载至本地。

Kubernetes系统支持用户自定义镜像文件的获取策略，比如在网络资源较为紧张时可以禁止从仓库中获取镜像文件等。容器的“imagePullPolicy”字段用于为其指定镜像获取策略，它的可用值包括如下几个：

Always：镜像标签为“latest”或镜像不存在时总是从指定的仓库中获取镜像。
IfNotPresent：仅当本地镜像缺失时方才从目标仓库下载镜像。
Never：禁止从仓库下载镜像，即仅使用本地镜像。

下面资源清单中的容器定义了如何使用nginx: latest镜像，其获取策略为Always，这意味着每次启动容器时它都会到镜像仓库中获取最新版本的镜像文件：

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

  name: nginx-pod

spec:

  containers:

  - name: nginx

    image: nginx:latest

     imagePullPolicy：Always

对于标签为“latest”的镜像文件，其默认的镜像获取策略即为“Always”，而对于其他标签的镜像，其默认策略则为“IfNotPresent”。需要注意的是使用私有仓库中的镜像时通常需要由Registry服务器完成认证后才能进行。认证过程要么需要在相关节点上交互式执行docker login命令来进行要么就是将认证信息定义为专有的Secret资源，并配置Pod通过“imagePullSecretes”字段调用此认证信息完成。

暴露端口

Docker的网络模型中，使用默认网络的容器化应用需通过NAT机制将其“暴露”（expose）到外部网络中才能被其他节点之上的容器客户端所访问。然而Kubernetes系统的网络模型中，各Pod的Ip地址处于同一网络平面，无论是为容器指定了要暴露的端口，都不会影响集群中其他节点之上的Pod客户端对其进行访问，这就意味着任何监听在非lo接口上的端口都可以通过Pod网络直接被请求。从这个角度来说，容器端口只是信息性数据，它只是为集群用户提供了一个快速了解相关Pod对象的可访问端口的途径呢，而且显示指定容器端口还能为其赋予一个名称以方便调用。

容器的ports字段的值是一个列表，由一个到多个端口对象组成，它的常用嵌套字段包括：

containerPort ：必选字段，指定在Pod对象的IP地址上暴露的容器端口，有效范围为（0,65536）；使用时应该总是指定容器应用正常监听着的端口。
name ：当前端口的名称，必须符合IANA_SVC_NAME规范且在当前Pod内必须是唯一的；此端口名可被Service资源调用。
protocol：端口相关的协议，其值仅可为TCP或UDP，默认为TCP。

提示：可以通过“kubectl example pods.spec.containers.ports”获取ports对象可用的字段列表。

下面的资源配置清单实例（pod-example-with-port.yaml）中定义的pod-example指定了要暴露容器上TCP的80端口，并将之命名为http：

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

  name: pod-example

spec:

  containers:

  - name: myapp

    image: ikubernetes/myapp:v1

    ports:

    - name:

      containerPort: 80

       portocol: TCP

然而Pod对象的IP地址仅在当前集群内可达，它们无法直接接收来自集群外部客户端的请求流量，尽管它们的服务可达性不受工作节点边界的约束，但依然受制于集群边界。一个简单的解决方案是通过其所在的工作节点的IP地址和端口将其暴露到集群外部。

hostPort ：主机端口，它将接收到的请求通过NAT机制转发至由containerPort字段指定的容器端口。
hostIP ：主机端口要绑定的主机IP，默认为0.0.0.0，即主机之上所有可用的IP地址；考虑到托管的Pod对象是由调度器调度运行的，工作节点的IP地址难以明确指定~因此此字段通常使用默认值。

需要注意的是，hostPort与NodePort类型的Service对象暴露端口的方式不同，NodePort是通过所有节点暴露容器服务，而hostPort则经由Pod对象所在节点的IP地址来进行。