註：筆者居住於韓國，部分內容包含韓國特有的背景。

  • k get pod <podname> -o 或 k describe pod <podname>：詳細查看狀態資訊
  • k logs -f <podname> -c <container-name>：查看 log
  • k get pod <podname> --show-lables：查看 Label 資訊

1. Pod

  • 一個或多個 Container 的集合

  • 執行的最小單位

  • 特性

    • 若由多個 Container 組成,則永遠被指派到同一個 Node
    • 配發獨立的 Pod IP（每個 Pod 一個）
    • Pod 內的 Container 共用網路,因此可以透過 Localhost 連線
    • 共用 Volume

  • Pod 可能擁有的 State

    • Pending：建立命令已傳達到 Master Node,但尚未建立的狀態
    • ContainerCreating：已指派到特定 Node 並正在建立中（映像檔下載等）
    • Running：正常執行中
    • Completed：一次性執行後結束的 Pod（批次作業等）作業完成的情況
    • Error：Pod 出現問題的情況
    • CrashLoopBackOff：持續發生錯誤、Crash 反覆出現的狀態

  • spec.restartPolicy

    • Always：結束時永遠重新啟動（default）
    • Never：不重新啟動
    • OnFailure：僅在失敗時重新啟動（正常結束時不會重新啟動）

  • 狀態檢查

    • livenessProbe：檢查 Pod 是否正常運作
    • readinessProbe：在 Pod 建立後,檢查是否已準備好接收流量（可透過 READY 0/1 狀態查看）

2. Service

  • 把它想成 Reverse Proxy 就容易理解。Pod 並不穩定,因此 Service 站在它前面提供穩定的 Endpoint

  • 類似 DNS,可以透過 Service 名稱連線。若建立了名為 myservice 的 service,就可以用 myservice 這個名稱連線

  • Service 的 DNS

    • <ServiceName>.<Namespace>.svc.cluster.local
    • 範例：default Namespace 中的 myservice -> myservice.default.svc.cluster.local
    • svc.cluster.local 是 K8S 的預設值

  • Service 是如何擁有 DNS 的呢?

    • 透過 k exec client -- cat /etc/resolv.conf 查看 Pod 的 DNS 設定 -> 可以查到 Nameserver 的 IP
    • 輸入 k get svc -n kube-system 後看到的 CoreDNS 就是這個 IP
    • 透過 CoreDNS 這個服務來使用 DNS

  • Service 的種類

    • ClusterIP：（default）只能從 K8S 叢集內部存取。
    • NodePort：把 Localhost 的特定 Port 與 Service 的特定 port 連接（聯想 Docker）
      • 不過 Nodeport 會把所有 Node 的指定 port 全部連到該 Service
      • 例如有 32000 的 Nodeport,那 master:32000、worker01:32000 全部都會連到 32000 port
    • LoadBalancer：建立 Load Balancer(由 Cloud 提供,或 Software)並將流量分散到 Pod
      • 外部只要知道 LoadBalancer 的 IP 即可,非常方便。(ClusterIP -> Pod 的穩定服務 Endpoint,LoadBalancer -> Node 的穩定服務 Endpoint)
      • 透過 External-IP 即可從外部存取
    • ExternalName：想在 K8S 網路內使用外部服務時
      • 例：把 google.com 設定為 ExternalName 為 google-svc,就可以用 curl google-svc 取得 google.com 的資料

3. Controller

  • 比較 Current State 和 Desired State,反覆執行 Task 使其一致

  • ReplicaSet

    • 複製 Pod 以維持一定數量
    • 可以用 spec.replicas: 2 這樣的方式宣告要複製的 Pod 數量
    • 透過 selector.matchLables 選擇 label 匹配的 Pod

  • Deployment

    • 利用 ReplicaSet 建立一定數量的 Pod,並在此基礎上加入部署功能（Deployment -> ReplicaSet -> Pod）
    • 支援 Rolling Update,可調整更新中的 Pod 比例
      • 透過 spec.strategy.type: RollingUpdate 設定 Update 策略
      • spec.strategy.rollingUpdate.maxUnavailable: 25%：（小數點以下無條件捨去）指定部署期間最多可中斷的 Pod 百分比。10 個的 25% 就是 2 個 Pod
      • spec.strategy.rollingUpdate.maxSurge: 25%：（小數點以下無條件進位）指定部署期間最多可超出的 Pod 百分比。10 個的 25% 就是 3 個 Pod
    • 儲存 Update History 並支援 Rollback
      • k rollout undo deployment <Deployment名稱>

  • StatefulSet

    • 每個 Pod 都有唯一的識別碼
    • 每個 Pod 可以將獨有的資料保存在儲存空間中（例如:Database）
    • 保證 Pod 建立的順序 -> 用於對順序敏感的應用程式（第一個應用程式為 Master,第二個以後為 Slave 等）
    • 以 name-<序號>（從 0 開始）的形式為 Pod 命名
    • 刪除時依倒序刪除（從編號大的開始刪除）

  • DaemonSet

    • 想在所有 Node 上執行相同 Pod 時使用 -> 監控、log 收集等

4. Job

  • Job

    • 一次性執行後結束的程式（ML 訓練、Batch Job 等）
    • 可以用 spec.backoffLimit: 2 這樣的方式設定失敗時的重試策略。（重試 2 次）

  • CronJob

    • 提供類似 Crontab 的功能,可以週期性地執行 Job
    • 用 spec.schedule: "*/1 * * * *" 這樣的方式指定

Namespace

  • 用來在邏輯上劃分叢集

  • default：預設 Namespace

  • kube-system：存放 K8S 核心元件(DNS、網路等)的 Pod

  • kube-public：存放可對外公開資源的 Namespace

  • kube-node-lease：用來讓 Node 向 master 通知自己存活?的 namespace

ConfigMap, Secret

  • ConfigMap

    • 儲存 Metadata（設定值）

    • 以 Key-value 形式儲存值

    • 可按下列方式用 Yaml 宣告

    yaml
    # game-volume.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: game-volume
spec:
  restartPolicy: OnFailure
  containers:
  - name: game-volume
    image: k8s.gcr.io/busybox
    command: [ "/bin/sh", "-c", "cat /etc/config/game.properties" ]
    volumeMounts:
    - name: game-volume
      mountPath: /etc/config
  volumes:
  - name: game-volume
    configMap:
      name: game-config
    • 之後可以在其他 Pod 中透過 Volume 掛載或環境變數使用
      • Volume：
    yaml
    .....
    volumeMounts:
  - name: game-volume
    mountPath: /etc/config
volumes:
- name: game-volume
  configMap:
    name: game-config
    • Env：
    yaml
    .....
  envFrom:
  - configMapRef:
      name: monster-config

  • Secrets

    • 使用 tmpfs（一種讓記憶體可以像檔案一樣處理的系統）,在安全性上有優勢
    • 查詢時進行 Base64 編碼（不是加密,只是做一次編碼）

Appendix 1. 僅在特定 Node 上執行 Pod

  • 範例:區分 SSD/HDD Node 進行配置的方法

  • 為每個 Node 加上 label

    • kubectl label node master disktype=ssd
    • kubectl label node worker disktype=hdd

  • 接著透過 nodeSelector 選擇 label

yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: node-selector
spec:
  containers: 
  - name: nginx
    image: nginx
  # 選擇特定的節點標籤
  nodeSelector:
    disktype: ssd