Init Container 概述

Init Container（Init 容器）?是一種特殊容器，在 Pod 內的應用容器啟動之前運行，執行相關的初始化操作。Init 容器可以包括一些應用鏡像中不存在的?實用工具?和?安裝腳本?。

每個 Pod 中可以包含一個或多個容器， App 應用運行在這些 Container 容器里面，同樣 Pod 中的?Init 容器?也可以有一個或多個（先于應用容器啟動），用于完成應用容器所需的預置條件，如下圖所示：

pod 生命周期

Init 容器與應用容器非常像（在本質上是一樣的），除了以下特點：

??它們僅運行一次就結束的任務，總是運行到成功完成。
??每個?Init Container?都必須在下一個啟動之前成功完成才能繼續執行。

說明：多個 Init 容器存在的情況，這些 Init 容器會按先后順序?線性執行，并且每個 Init 容器必須成功完成，下一個 Init 容器才能執行；而多個應用容器可?并行執行。

依據 Pod 的重啟策略（RestartPolicy），如果 Pod 的 Init 容器失敗，并且Pod 設置了?RestartPolicy=Never?時，則 Kubernetes 會將整個 Pod 狀態設置為失敗。而設置了?RestartPolicy=Always?時，kubelet 會不斷地重啟該 Init 容器直到該容器成功為止。

Init Container 應用場景

講解了 Init Container 的使用，接下來介紹 Init Container 有哪些應用場景。

在很多的應用場景中，應用在啟動之前都需要執行如下初始化操作：

??等待其他關聯組件運行（例如：數據庫或某個后臺服務）。
??基于環境變量（env）或者配置模板生成配置文件。
??從遠程數據庫獲取本地所需的配置信息（類似配置中心），或者將自身注冊到某個中央數據庫中（類似服務注冊）。
??下載相關依賴包，或者對系統進行一些預配置操作。
??應用 Init Container 對集群環境進行故障排查。與其他幾種應用場景相比較特殊。

關于這些應用場景的示例，這里不再詳述，生產環境中依據自己的實際情況按照示例配置使用即可。

??《應用 Init Container 故障排查》：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/tasks/debug/debug-application/debug-init-containers/

如何使用 Init Container ?

為 Pod 設置?Init Container?需要在 Pod?spec 規約?中添加?initContainers?字段，該字段以 Container 類型對象數組的形式組織，和應用的?containers?數組同級相鄰。

Init Container?的狀態在?status.initContainerStatuses?字段中以容器狀態數組的格式返回（類似?status.containerStatuses?字段）。

示例一

舉例：定義一個具有 2 個?Init Container?的簡單 Pod。第一個等待 init-myservice 啟動，第二個等待 init-mydb 啟動。一旦這兩個?Init Container?都啟動完成，Pod 將啟動?spec?節中的應用容器。?myapp-pod.yaml?文件定義如下所示：

apiVersion:?v1
kind:?Pod
metadata:name:?myapp-podlabels:app.kubernetes.io/name:?MyApp
spec:containers:-?name:?myapp-containerimage:?busybox:1.28command:?['sh',?'-c',?'echo?The?app?is?running!?&&?sleep?3600']initContainers:-?name:?init-myserviceimage:?busybox:1.28command:?['sh',?'-c',?"until?nslookup?myservice.$(cat?/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/namespace).svc.cluster.local;?do?echo?waiting?for?myservice;?sleep?2;?done"]-?name:?init-mydbimage:?busybox:1.28command:?['sh',?'-c',?"until?nslookup?mydb.$(cat?/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/namespace).svc.cluster.local;?do?echo?waiting?for?mydb;?sleep?2;?done"]

執行命令創建上面定義的 Pod：

kubectl?apply?-f?myapp-pod.yaml
pod/myapp-pod?created

檢查該 Pod 狀態信息：

kubectl?get?-f??myapp-pod.yaml

輸出信息：

NAME????????READY?????STATUS?????RESTARTS???AGE
myapp-pod???0/1???????Init:0/2???0??????????6m

查看 Pod 更多詳細信息：

kubectl?describe?-f?myapp-pod.yaml

查看 Pod 內 Init 容器的日志：

kubectl?logs?myapp-pod?-c?init-myservice??#?查看第一個?Init?容器
kubectl?logs?myapp-pod?-c?init-mydb? ? ? ?#?查看第二個?Init?容器

說明：通過查看 Pod 狀態、詳細信息或者內部的 Init 容器日志，可以進一步的排查 Pod 異常的原因。

從上面輸出的信息中，可以看到?STATUS ?的值為?Init:0/2 ?，說明該 Pod 內有 2 個?Init Container，并且 Pod 的?READY ?為?0/1?未就緒態，原因是由于我們定義的 2 個?Init Container?需要對應的?Service?依賴，接下來我們繼續創建對應的?Service，myapp-pod-initc-svc.yaml?文件定義如下：

apiVersion:?v1
kind:?Service
metadata:name:?myservice
spec:ports:-?protocol:?TCPport:?80targetPort:?9376
---
apiVersion:?v1
kind:?Service
metadata:name:?mydb
spec:ports:-?protocol:?TCPport:?80targetPort:?9377

執行命令創建 mydb 和 myservice 服務：

kubectl?create?-f?myapp-pod-initc-svc.yaml

輸出信息：

service?"myservice"?created
service?"mydb"?created

然后我們再次查看 Pod 狀態信息：

kubectl?get?-f??myapp-pod.yaml

輸出信息：

NAME????????READY?????STATUS????RESTARTS???AGE
myapp-pod???1/1???????Running???0??????????9m

看到 Pod 的?STATUS?的值為?Running?并且?READY?為?1/1?，此時說明該 Pod 創建成功，就緒態可提供服務了。

理解 Pod 的狀態

以?Init:?開頭的 Pod 狀態匯總了?Init 容器?執行的狀態。下表介紹調試 Init 容器時可能看到的一些狀態值示例。

狀態	含義
Init:N/M	Pod 包含 M 個 Init 容器，其中 N 個已經運行完成。
Init:Error	Init 容器已執行失敗。
Init:CrashLoopBackOff	Init 容器執行總是失敗。
Pending	Pod 還沒有開始執行 Init 容器。
PodInitializing or Running	Pod 已經完成執行 Init 容器。

示例二

以 Nginx 為例，在啟動 Nginx 之前，通過初始化容器 busybox 為 Nginx 創建一個 index.html 主頁文件。

說明：此處 init container 和 Nginx 設置了一個共享的 Volume，提供 Nginx 訪問 init container 設置的 index.html 文件。

nginx-initc.yaml?文件定義如下：

apiVersion:?v1
kind:?Pod
metadata:name:?myNginxlabels:app.kubernetes.io/name:?myNginx
spec:initContainers:-?name:?init-installimage:?busybox:1.34.1command:?-?wget-?"-O"-?"/work-dir/index.html"-?http://kubernetes.iovolumeMounts:-?mountPath:?"/workdir"name:?workdircontainers:-?name:?myNginx-containerimage:?nginx:1.23.1-alpineports:?-?containerPort:?80volumeMounts:-?mountPath:?"/usr/share/nginx/html"name:?workdirdnsPolicy:?Defaultvolumes:-?name:?workdiremptyDir:?{}

創建?nginx-initc.yaml?文件定義的 Pod：

kubectl?create?-f?nginx-initc.yaml

輸出信息：

pod?"myNginx"?created

查看 Pod 信息：

kubectl?get?pods

查看 Pod 詳細信息：

kubectl?describe?pod?myNginx

啟動成功后，登錄 Nginx 容器，可以看到?/usr/share/nginx/html?目錄下的?index.html?文件為 init container 所生成，其內容為（如下偽代碼）Kubernetes 的官網首頁：

<!DOCTYPE?html>
<html?lang="en">
<head><meta?charset="UTF-8"><meta?http-equiv="X-UA-Compatible"?content="IE=edge"><meta?name="viewport"?content="width=device-width,?initial-scale=1.0"><title>Kubernetes</title>
</head>
<body><H1>Production-Grade?Container?Orchestration</H1><script?src="/js/xxx.js"></script>
</body>
</html>

與普通容器的區別

Init 容器?支持應用容器的全部字段和特性，包括資源限制、數據卷和安全設置。然而，Init 容器對資源請求和限制的處理稍有不同，在下面資源節有說明。

同時?Init 容器?不支持?lifecycle、livenessProbe、readinessProbe?和?startupProbe，因為它們必須在 Pod 就緒之前運行完成。

如果為一個 Pod 指定了多個 Init 容器，這些容器會?按順序逐個運行。每個 Init 容器必須運行成功，下一個才能夠運行。當所有的 Init 容器運行完成時， Kubernetes 才會為 Pod 初始化應用容器并像平常一樣運行。

Init Container 與普通應用容器他們之間的區別總結如下：

(1) init container 的?運行方式?與應用容器不同，它們必須先于應用容器執行完成，當 Pod 設置了多個?init container?時，將按順序逐個運行（線性執行），并且只有前一個 init container 運行成功才能運行后一個 init container。當所有 init container 都成功運行后，Kubernetes 才會初始化 Pod 的各種信息，并開始創建和運行應用容器。

(2) 在 init container 的定義中也可以設置資源限制、Volume 的使用和安全策略等等。但?資源限制?的設置與應用容器略有不同。

??如果多個 init container 都定義了資源請求/資源限制，則取最大的值作為所有 init container 的資源請求值/資源限制值。
? Pod 的有效（effective) 資源請求值/資源限制值取以下二者中的較大值。a) 所有應用容器的資源請求值/資源限制值之和。b) init container 的有效資源請求值/資源限制值。
??調度算法將基于 Pod 的有效資源請求值/資源限制值進行計算，也就是說 init container 可以為初始化操作預留系統資源，即使后續應用容器無須使用這些資源，Pod 的有效 Qos（Quality of Service，服務等級）等級適用于 init container 和應用容器。
??資源配額和限制將根據 Pod 的有效資源請求值/資源限制值計算生效。
? Pod 級別的 cgroup 將基于 Pod 的有效資源請求/限制，與調度機制一致。

(3) init container 不能設置?readinessProbe?探針，因為必須在它們成功運行后才能繼續運行在 Pod 中定義的普通容器。

在Pod重新啟動時，init container 將會重新運行，常見的 Pod 重啟場景如下：

??init container?的鏡像被更新時，init container 將會重新運行，導致 Pod重啟。僅更新應用容器的鏡像只會使得應用容器被重啟。
? Pod 的?infrastructure?容器更新時，Pod 將會重啟。
??若 Pod 中的所有應用容器都終止了，并且設置了?RestartPolicv=Alwavs?時，則 Pod 會重啟。

Pod 知識擴展

關于Pod 的其他屬性配置，如上面的【Pod 生命周期】圖中的更多信息請查看：

??《Init 容器》，https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/workloads/pods/init-containers/
??《調試 Init 容器》，https://kubernetes.io/zh-cn/docs/tasks/debug/debug-application/debug-init-containers/
??《配置存活、就緒和啟動探針》，https://kubernetes.io/zh-cn/docs/tasks/configure-pod-container/configure-liveness-readiness-startup-probes/
??《為容器的生命周期事件設置處理函數，定義 postStart 和 preStop 處理函數》，https://kubernetes.io/zh-cn/docs/tasks/configure-pod-container/attach-handler-lifecycle-event/