Kubernetes在创建Pod时,会为Pod和容器设置一些额外的信息,比如Pod名称、Pod IP、Node IP、Label、Annotation、资源限制等,我们经常会在应用程序中使用到这些数据,比如利用Pod名称作为应用日志的字段,方便分析日志。为了能在容器内获取这些信息,我们可以使用Downward API机制来实现。

Downward API可以通过环境变量Volume挂载这两种方式将Pod信息注入容器,我们分别来看一下:

一、环境变量方式

我们还是以Busybox为例进行演示,我们将Pod信息和Container信息以环境变量方式注入容器,在容器启动后通过env命令打印出来,我们Yaml文件内容如下:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: busybox-pod
spec:
containers:
- name: busybox
image: busybox
command: ["/bin/sh", "-c", "env | grep VAR_"]
resources:
requests:
memory: "16Mi"
cpu: "125m"
limits:
memory: "32Mi"
cpu: "250m"
env:
- name: VAR_NODE_NAME
valueFrom:
fieldRef:
fieldPath: spec.nodeName
- name: VAR_POD_NAME
valueFrom:
fieldRef:
fieldPath: metadata.name
- name: VAR_POD_NAMESPACE
valueFrom:
fieldRef:
fieldPath: metadata.namespace
- name: VAR_POD_IP
valueFrom:
fieldRef:
fieldPath: status.podIP
- name: VAR_SERVICE_ACCOUNT
valueFrom:
fieldRef:
fieldPath: spec.serviceAccountName
- name: VAR_CPU_REQUEST
valueFrom:
resourceFieldRef:
containerName: busybox
resource: requests.cpu
- name: VAR_CPU_LIMIT
valueFrom:
resourceFieldRef:
containerName: busybox
resource: limits.cpu
- name: VAR_MEM_REQUEST
valueFrom:
resourceFieldRef:
containerName: busybox
resource: requests.memory
- name: VAR_MEM_LIMIT
valueFrom:
resourceFieldRef:
containerName: busybox
resource: limits.memory
restartPolicy: Never

我们创建Pod并使用kubtctl logs命令打印下输出:

$ sudo kubectl apply -f busy_pod.yaml
pod/busybox-pod created
$ sudo kubectl logs busybox-pod
VAR_MEM_REQUEST=16777216 # 容器内存请求值
VAR_NODE_NAME=ayato # 节点名称
VAR_SERVICE_ACCOUNT=default # Pod使用的ServiceAccount名称
VAR_CPU_REQUEST=1 # 容器cpu请求值
VAR_POD_NAME=busybox-pod # pod名称
VAR_MEM_LIMIT=33554432 # 容器内存限制值
VAR_POD_NAMESPACE=default # Pod所在命名空间
VAR_POD_IP=172.17.0.6 # Pod ip地址
VAR_CPU_LIMIT=1 # 容器cpu请求值

二、Volume挂载方式

我们接下来尝试使用Volume挂载方式,将Pod信息注入容器。还是以Busybox为例,由于Pod信息都是以文件方式注入容器,所以我们修改容器启动后执行命令:我们使用cat不断打印注入的文件,修改后的Yaml文件如下:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: busybox-pod
labels:
cluster: demo-cluster
type: tool-pod
annotations:
builder: alalazy
spec:
containers:
- name: busybox
image: busybox
command: ["/bin/sh", "-c"]
args:
- while true; do
if [[ -e /etc/podinfo/labels ]]; then
echo -en '\n\n'; cat /etc/podinfo/labels; fi;
if [[ -e /etc/podinfo/annotations ]]; then
echo -en '\n\n'; cat /etc/podinfo/annotations; fi;
if [[ -e /etc/podinfo/cpu_limit ]]; then
echo -en '\n\n'; cat /etc/podinfo/cpu_limit; fi;
if [[ -e /etc/podinfo/cpu_request ]]; then
echo -en '\n\n'; cat /etc/podinfo/cpu_request; fi;
if [[ -e /etc/podinfo/mem_limit ]]; then
echo -en '\n\n'; cat /etc/podinfo/mem_limit; fi;
if [[ -e /etc/podinfo/mem_request ]]; then
echo -en '\n\n'; cat /etc/podinfo/mem_request; fi;
sleep 5;
done;
volumeMounts:
- name: podinfo
mountPath: /etc/podinfo
resources:
requests:
memory: "16Mi"
cpu: "125m"
limits:
memory: "32Mi"
cpu: "250m"
volumes:
- name: podinfo
downwardAPI:
items:
- path: "labels"
fieldRef:
fieldPath: metadata.labels
- path: "annotations"
fieldRef:
fieldPath: metadata.annotations
- path: "cpu_limit"
resourceFieldRef:
containerName: busybox
resource: limits.cpu
divisor: 1m
- path: "cpu_request"
resourceFieldRef:
containerName: busybox
resource: requests.cpu
divisor: 1m
- path: "mem_limit"
resourceFieldRef:
containerName: busybox
resource: limits.memory
divisor: 1Mi
- path: "mem_request"
resourceFieldRef:
containerName: busybox
resource: requests.memory
divisor: 1Mi

我们创建此Pod,并通过kubectl logs查看输出:

$ sudo kubectl apply -f busy_pod.yaml
pod/busybox-pod created
$ sudo kubectl logs busybox-pod
cluster="demo-cluster"
type="tool-pod" builder="alalazy"
kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration="{\"apiVersion\":\"v1\",\"kind\":\"Pod\",\"metadata\":{\"annotations\":{\"builder\":\"alalazy\"},\"labels\":{\"cluster\":\"demo-cluster\",\"type\":\"tool-pod\"},\"name\":\"busybox-pod\",\"namespace\":\"default\"},\"spec\":{\"containers\":[{\"args\":[\"while true; do if [[ -e /etc/podinfo/labels ]]; then echo -en '\\\\n\\\\n'; cat /etc/podinfo/labels; fi; if [[ -e /etc/podinfo/annotations ]]; then echo -en '\\\\n\\\\n'; cat /etc/podinfo/annotations; fi; if [[ -e /etc/podinfo/cpu_limit ]]; then echo -en '\\\\n\\\\n'; cat /etc/podinfo/cpu_limit; fi; if [[ -e /etc/podinfo/cpu_request ]]; then echo -en '\\\\n\\\\n'; cat /etc/podinfo/cpu_request; fi; if [[ -e /etc/podinfo/mem_limit ]]; then echo -en '\\\\n\\\\n'; cat /etc/podinfo/mem_limit; fi; if [[ -e /etc/podinfo/mem_request ]]; then echo -en '\\\\n\\\\n'; cat /etc/podinfo/mem_request; fi; sleep 5; done;\"],\"command\":[\"/bin/sh\",\"-c\"],\"image\":\"busybox\",\"name\":\"busybox\",\"resources\":{\"limits\":{\"cpu\":\"250m\",\"memory\":\"32Mi\"},\"requests\":{\"cpu\":\"125m\",\"memory\":\"16Mi\"}},\"volumeMounts\":[{\"mountPath\":\"/etc/podinfo\",\"name\":\"podinfo\"}]}],\"volumes\":[{\"downwardAPI\":{\"items\":[{\"fieldRef\":{\"fieldPath\":\"metadata.labels\"},\"path\":\"labels\"},{\"fieldRef\":{\"fieldPath\":\"metadata.annotations\"},\"path\":\"annotations\"},{\"path\":\"cpu_limit\",\"resourceFieldRef\":{\"containerName\":\"busybox\",\"divisor\":\"1m\",\"resource\":\"limits.cpu\"}},{\"path\":\"cpu_request\",\"resourceFieldRef\":{\"containerName\":\"busybox\",\"divisor\":\"1m\",\"resource\":\"requests.cpu\"}},{\"path\":\"mem_limit\",\"resourceFieldRef\":{\"containerName\":\"busybox\",\"divisor\":\"1Mi\",\"resource\":\"limits.memory\"}},{\"path\":\"mem_request\",\"resourceFieldRef\":{\"containerName\":\"busybox\",\"divisor\":\"1Mi\",\"resource\":\"requests.memory\"}}]},\"name\":\"podinfo\"}]}}\n"
kubernetes.io/config.seen="2022-01-15T05:33:53.379386410Z"
kubernetes.io/config.source="api" 250 125 32 16

我们进入容器查看下挂载的文件:

$  sudo kubectl exec -it busybox-pod -- sh
/ # cd /etc/podinfo/
/etc/podinfo # ls
annotations cpu_limit cpu_request labels mem_limit mem_request

三、Downward API的能力

我们可以通过Downward API向容器注入如下信息:

1)可通过fieldRef获得的信息:

  • metadata.name:Pod 名称

  • metadata.namespace:Pod 名字空间

  • metadata.uid:Pod 的 UID

  • metadata.labels['<KEY>']:Pod标签 <KEY> 的值 (例如, metadata.labels['mylabel'])

  • metadata.annotations['<KEY>']:Pod 的注解 <KEY> 的值(例如, metadata.annotations['myannotation'])

  • metadata.labels:获取所有标签

  • metadata.annotations:获取所有注解

  • status.podIP:节点 IP

  • spec.serviceAccountName:Pod 服务帐号名称, 版本要求v1.4.0-alpha.3

  • spec.nodeName:节点名称, 版本要求 v1.4.0-alpha.3

  • status.hostIP:节点 IP, 版本要求 v1.7.0-alpha.1

2)可通过 resourceFieldRef 获得的信息:

  • 容器的 CPU 约束值

  • 容器的 CPU 请求值

  • 容器的内存约束值

  • 容器的内存请求值

  • 容器的巨页限制值(前提是启用了DownwardAPIHugePages 特性门控)

  • 容器的巨页请求值(前提是启用了DownwardAPIHugePages 特性门控)

  • 容器的临时存储约束值

  • 容器的临时存储请求值

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