Pod

概述

Pod 是 Kubernetes 中最小的可部署单元，是一个或多个容器的集合，这些容器共享存储、网络和运行规范。

关键点	内容
核心作用	Kubernetes 中最小的调度和部署单元
容器关系	一个 Pod 可包含一个或多个紧密耦合的容器
资源共享	Pod 内容器共享网络、存储卷和生命周期
调度单位	Kubernetes 调度器以 Pod 为单位进行调度

Pod 的本质

设计理念

原子性部署单元：Pod 中的所有容器作为一个整体被调度到同一个节点
共享资源模型：容器间可以通过 localhost 通信，共享存储卷
生命周期一致性：Pod 内所有容器同时启动、停止和重启
网络命名空间共享：Pod 内容器共享同一个 IP 地址和端口空间

与容器的关系

yaml

# 单容器 Pod（最常见）
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: single-container-pod
spec:
  containers:
  - name: web-server
    image: nginx:1.20
    ports:
    - containerPort: 80

---
# 多容器 Pod（边车模式）
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: multi-container-pod
spec:
  containers:
  - name: web-server
    image: nginx:1.20
    ports:
    - containerPort: 80
    volumeMounts:
    - name: shared-logs
      mountPath: /var/log/nginx
  - name: log-collector
    image: fluentd:latest
    volumeMounts:
    - name: shared-logs
      mountPath: /var/log/nginx
  volumes:
  - name: shared-logs
    emptyDir: {}

Pod 生命周期

生命周期阶段

阶段	状态	描述
Pending	等待中	Pod 已被创建，但一个或多个容器尚未创建或运行
Running	运行中	Pod 已绑定到节点，所有容器都已创建，至少一个容器正在运行
Succeeded	成功	Pod 中所有容器都已成功终止，且不会重启
Failed	失败	Pod 中所有容器都已终止，至少一个容器以失败状态终止
Unknown	未知	无法获取 Pod 状态，通常是与节点通信失败

容器状态

yaml

# 查看 Pod 状态的示例输出
apiVersion: v1
kind: Pod
status:
  phase: Running
  conditions:
  - type: Initialized
    status: "True"
  - type: Ready
    status: "True"
  - type: ContainersReady
    status: "True"
  - type: PodScheduled
    status: "True"
  containerStatuses:
  - name: web-server
    state:
      running:
        startedAt: "2024-01-01T10:00:00Z"
    ready: true
    restartCount: 0

重启策略

yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: restart-policy-example
spec:
  restartPolicy: Always  # Always(默认) | OnFailure | Never
  containers:
  - name: app
    image: busybox
    command: ['sh', '-c', 'echo Hello && sleep 30']

重启策略	行为	适用场景
Always	容器退出时总是重启	长期运行的服务（默认）
OnFailure	容器非正常退出时重启	批处理任务
Never	容器退出时不重启	一次性任务

Pod 配置详解

资源限制和请求

yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: resource-demo
spec:
  containers:
  - name: app
    image: nginx
    resources:
      requests:        # 资源请求（调度时保证）
        memory: "64Mi"
        cpu: "250m"
      limits:          # 资源限制（运行时上限）
        memory: "128Mi"
        cpu: "500m"

环境变量配置

yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: env-demo
spec:
  containers:
  - name: app
    image: nginx
    env:
    # 直接设置
    - name: DEMO_GREETING
      value: "Hello from the environment"
    # 从 ConfigMap 获取
    - name: SPECIAL_LEVEL_KEY
      valueFrom:
        configMapKeyRef:
          name: special-config
          key: special.level
    # 从 Secret 获取
    - name: SECRET_USERNAME
      valueFrom:
        secretKeyRef:
          name: mysecret
          key: username
    # 从字段获取
    - name: MY_NODE_NAME
      valueFrom:
        fieldRef:
          fieldPath: spec.nodeName

存储卷挂载

yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: volume-demo
spec:
  containers:
  - name: app
    image: nginx
    volumeMounts:
    - name: config-volume
      mountPath: /etc/config
    - name: data-volume
      mountPath: /data
    - name: secret-volume
      mountPath: /etc/secrets
      readOnly: true
  volumes:
  - name: config-volume
    configMap:
      name: app-config
  - name: data-volume
    persistentVolumeClaim:
      claimName: data-pvc
  - name: secret-volume
    secret:
      secretName: app-secret

健康检查

yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: health-check-demo
spec:
  containers:
  - name: app
    image: nginx
    ports:
    - containerPort: 80
    # 存活探针
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /healthz
        port: 80
      initialDelaySeconds: 30
      periodSeconds: 10
      timeoutSeconds: 5
      failureThreshold: 3
    # 就绪探针
    readinessProbe:
      httpGet:
        path: /ready
        port: 80
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 5
      timeoutSeconds: 3
      successThreshold: 1
      failureThreshold: 3
    # 启动探针
    startupProbe:
      httpGet:
        path: /startup
        port: 80
      initialDelaySeconds: 10
      periodSeconds: 10
      timeoutSeconds: 5
      failureThreshold: 30

探针类型	作用	失败后果
livenessProbe	检查容器是否存活	重启容器
readinessProbe	检查容器是否就绪	从 Service 端点移除
startupProbe	检查容器是否启动完成	重启容器

安全上下文

yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: security-context-demo
spec:
  securityContext:
    runAsUser: 1000
    runAsGroup: 3000
    fsGroup: 2000
  containers:
  - name: app
    image: nginx
    securityContext:
      allowPrivilegeEscalation: false
      readOnlyRootFilesystem: true
      runAsNonRoot: true
      capabilities:
        drop:
        - ALL
        add:
        - NET_BIND_SERVICE

Pod 网络

网络模型

yaml

# Pod 网络示例
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: network-demo
spec:
  containers:
  - name: container1
    image: nginx
    ports:
    - containerPort: 80
  - name: container2
    image: busybox
    command: ['sh', '-c', 'while true; do wget -qO- localhost:80; sleep 10; done']

网络特性

共享网络命名空间：Pod 内容器共享同一个 IP 地址
localhost 通信：容器间可通过 localhost 和端口通信
端口冲突：同一 Pod 内容器不能使用相同端口
网络策略：可通过 NetworkPolicy 控制 Pod 间网络访问

DNS 配置

yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: dns-demo
spec:
  dnsPolicy: ClusterFirst  # ClusterFirst | Default | None | ClusterFirstWithHostNet
  dnsConfig:
    nameservers:
    - 1.2.3.4
    searches:
    - ns1.svc.cluster-domain.example
    - my.dns.search.suffix
    options:
    - name: ndots
      value: "2"
  containers:
  - name: app
    image: nginx

Pod 调度

节点选择

yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: scheduling-demo
spec:
  # 节点选择器
  nodeSelector:
    disktype: ssd
    zone: us-west1
  
  # 节点亲和性
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/e2e-az-name
            operator: In
            values:
            - e2e-az1
            - e2e-az2
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        preference:
          matchExpressions:
          - key: another-node-label-key
            operator: In
            values:
            - another-node-label-value
  
  # Pod 亲和性和反亲和性
    podAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: security
            operator: In
            values:
            - S1
        topologyKey: topology.kubernetes.io/zone
    podAntiAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 100
        podAffinityTerm:
          labelSelector:
            matchExpressions:
            - key: security
              operator: In
              values:
              - S2
          topologyKey: topology.kubernetes.io/zone
  
  # 容忍度
  tolerations:
  - key: "key1"
    operator: "Equal"
    value: "value1"
    effect: "NoSchedule"
  - key: "key1"
    operator: "Equal"
    value: "value1"
    effect: "NoExecute"
    tolerationSeconds: 3600
  
  containers:
  - name: app
    image: nginx

调度策略

策略	描述	使用场景
nodeSelector	简单的节点标签选择	基本的节点选择需求
nodeAffinity	更灵活的节点亲和性规则	复杂的节点选择逻辑
podAffinity	Pod 间亲和性	希望 Pod 调度到相同区域
podAntiAffinity	Pod 间反亲和性	希望 Pod 分散部署
tolerations	容忍节点污点	允许调度到特殊节点

多容器模式

边车模式（Sidecar）

yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: sidecar-demo
spec:
  containers:
  # 主容器
  - name: web-server
    image: nginx
    ports:
    - containerPort: 80
    volumeMounts:
    - name: shared-logs
      mountPath: /var/log/nginx
  
  # 边车容器 - 日志收集
  - name: log-collector
    image: fluentd
    volumeMounts:
    - name: shared-logs
      mountPath: /var/log/nginx
    - name: fluentd-config
      mountPath: /fluentd/etc
  
  volumes:
  - name: shared-logs
    emptyDir: {}
  - name: fluentd-config
    configMap:
      name: fluentd-config

适配器模式（Adapter）

yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: adapter-demo
spec:
  containers:
  # 主容器 - 生成非标准格式日志
  - name: app
    image: my-legacy-app
    volumeMounts:
    - name: app-logs
      mountPath: /var/log
  
  # 适配器容器 - 转换日志格式
  - name: log-adapter
    image: log-format-converter
    volumeMounts:
    - name: app-logs
      mountPath: /var/log
    - name: formatted-logs
      mountPath: /var/log/formatted
  
  volumes:
  - name: app-logs
    emptyDir: {}
  - name: formatted-logs
    emptyDir: {}

大使模式（Ambassador）

yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: ambassador-demo
spec:
  containers:
  # 主容器
  - name: app
    image: my-app
    env:
    - name: DATABASE_HOST
      value: "localhost"  # 通过大使容器访问
    - name: DATABASE_PORT
      value: "5432"
  
  # 大使容器 - 代理数据库连接
  - name: db-ambassador
    image: postgres-proxy
    ports:
    - containerPort: 5432
    env:
    - name: POSTGRES_HOST
      value: "postgres.example.com"
    - name: POSTGRES_PORT
      value: "5432"

初始化容器

Init Containers

yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: init-demo
spec:
  initContainers:
  # 第一个初始化容器 - 等待服务可用
  - name: wait-for-service
    image: busybox:1.28
    command: ['sh', '-c']
    args:
    - |
      until nslookup myservice.default.svc.cluster.local; do
        echo waiting for myservice
        sleep 2
      done
  
  # 第二个初始化容器 - 下载配置
  - name: download-config
    image: busybox:1.28
    command: ['sh', '-c']
    args:
    - |
      wget -O /shared/config.json http://config-server/config
    volumeMounts:
    - name: shared-data
      mountPath: /shared
  
  containers:
  - name: app
    image: my-app
    volumeMounts:
    - name: shared-data
      mountPath: /app/config
  
  volumes:
  - name: shared-data
    emptyDir: {}

Init Container 特性

顺序执行：按定义顺序依次执行，前一个成功后才执行下一个
必须成功：所有 Init Container 必须成功完成，主容器才会启动
资源共享：与主容器共享 volumes、网络和安全上下文
重启行为：Pod 重启时，所有 Init Container 会重新执行

Pod 故障排查

常见问题诊断

bash

# 查看 Pod 状态
kubectl get pods
kubectl get pod <pod-name> -o wide

# 查看 Pod 详细信息
kubectl describe pod <pod-name>

# 查看 Pod 日志
kubectl logs <pod-name>
kubectl logs <pod-name> -c <container-name>  # 多容器时指定容器
kubectl logs <pod-name> --previous  # 查看前一个容器实例的日志

# 进入 Pod 容器
kubectl exec -it <pod-name> -- /bin/bash
kubectl exec -it <pod-name> -c <container-name> -- /bin/bash

# 查看 Pod 事件
kubectl get events --field-selector involvedObject.name=<pod-name>

# 查看 Pod 资源使用
kubectl top pod <pod-name>

常见故障及解决方案

状态	可能原因	解决方案
ImagePullBackOff	镜像拉取失败	检查镜像名称、网络、认证信息
CrashLoopBackOff	容器启动后立即退出	检查应用配置、启动命令、资源限制
Pending	无法调度到节点	检查资源请求、节点选择器、污点容忍
ContainerCreating	容器创建中	检查存储卷挂载、网络配置
Error/Failed	容器执行失败	查看日志、检查应用逻辑

调试技巧

yaml

# 调试用的 Pod 模板
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: debug-pod
spec:
  containers:
  - name: debug
    image: busybox
    command: ['sleep', '3600']  # 保持运行以便调试
    volumeMounts:
    - name: debug-volume
      mountPath: /debug
  volumes:
  - name: debug-volume
    hostPath:
      path: /tmp
      type: Directory

最佳实践

设计原则

单一职责：每个容器应该只负责一个功能
无状态设计：尽量设计无状态的应用
优雅关闭：处理 SIGTERM 信号，实现优雅关闭
健康检查：配置适当的存活和就绪探针
资源限制：设置合理的资源请求和限制

配置建议

yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: best-practice-pod
  labels:
    app: my-app
    version: v1.0
spec:
  # 安全配置
  securityContext:
    runAsNonRoot: true
    runAsUser: 1000
    fsGroup: 2000
  
  containers:
  - name: app
    image: my-app:v1.0
    
    # 资源配置
    resources:
      requests:
        memory: "64Mi"
        cpu: "100m"
      limits:
        memory: "128Mi"
        cpu: "200m"
    
    # 健康检查
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /health
        port: 8080
      initialDelaySeconds: 30
      periodSeconds: 10
    
    readinessProbe:
      httpGet:
        path: /ready
        port: 8080
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 5
    
    # 环境变量
    env:
    - name: LOG_LEVEL
      value: "INFO"
    
    # 存储卷
    volumeMounts:
    - name: config
      mountPath: /app/config
      readOnly: true
  
  volumes:
  - name: config
    configMap:
      name: app-config
  
  # 重启策略
  restartPolicy: Always

性能优化

镜像优化：使用多阶段构建，减小镜像大小
启动优化：优化应用启动时间，合理设置探针延迟
资源调优：根据实际使用情况调整资源请求和限制
网络优化：合理使用 DNS 缓存，优化服务发现
存储优化：选择合适的存储类型，避免不必要的 I/O

总结

Pod 是 Kubernetes 的核心概念，理解 Pod 的特性和使用方法对于掌握 Kubernetes 至关重要：

核心特性

最小部署单元 - 容器的逻辑主机
资源共享 - 网络、存储、生命周期共享
原子性操作 - 整体调度、启停、扩缩容
临时性 - 设计为可替换的临时资源

主要用途

单容器 Pod - 最常见的使用模式
多容器 Pod - 紧密耦合的容器组合
边车模式 - 辅助功能容器
初始化容器 - 预处理和准备工作

最佳实践

合理设计 - 遵循单一职责原则
健康检查 - 配置完善的探针
资源管理 - 设置合适的资源限制
安全配置 - 使用安全上下文
故障处理 - 实现优雅关闭和错误恢复

掌握 Pod 的概念和使用方法是学习 Kubernetes 其他高级概念（如 Deployment、Service 等）的基础。

Pod ​

概述 ​

Pod 的本质 ​

设计理念 ​

与容器的关系 ​

Pod 生命周期 ​

生命周期阶段 ​

容器状态 ​

重启策略 ​

Pod 配置详解 ​

资源限制和请求 ​

环境变量配置 ​

存储卷挂载 ​

健康检查 ​

安全上下文 ​

Pod 网络 ​

网络模型 ​

网络特性 ​

DNS 配置 ​

Pod 调度 ​

节点选择 ​

调度策略 ​

多容器模式 ​

边车模式（Sidecar） ​

适配器模式（Adapter） ​

大使模式（Ambassador） ​

初始化容器 ​

Init Containers ​

Init Container 特性 ​

Pod 故障排查 ​

常见问题诊断 ​

常见故障及解决方案 ​

调试技巧 ​

最佳实践 ​

设计原则 ​

配置建议 ​

性能优化 ​

总结 ​

核心特性 ​

主要用途 ​

最佳实践 ​

Pod

概述

Pod 的本质

设计理念

与容器的关系

Pod 生命周期

生命周期阶段

容器状态

重启策略

Pod 配置详解

资源限制和请求

环境变量配置

存储卷挂载

健康检查

安全上下文

Pod 网络

网络模型

网络特性

DNS 配置

Pod 调度

节点选择

调度策略

多容器模式

边车模式（Sidecar）

适配器模式（Adapter）

大使模式（Ambassador）

初始化容器

Init Containers

Init Container 特性

Pod 故障排查

常见问题诊断

常见故障及解决方案

调试技巧

最佳实践

设计原则

配置建议

性能优化

总结

核心特性

主要用途

最佳实践