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Kubernetes Pod 原理詳解

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1. Pod 的部署方式

Pod 是 Kubernetes 的最小調度單元，其部署方式分為 聲明式（YAML） 和 命令式（kubectl） 兩種：

(1) 聲明式部署（推薦）

通過 YAML 文件定義 Pod 規格，由 Kubernetes 確保實際狀態與聲明一致：

# pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: my-pod
spec:containers:- name: nginximage: nginx:1.23ports:- containerPort: 80- name: sidecarimage: busyboxcommand: ["sh", "-c", "tail -f /dev/null"]

應用配置：

kubectl apply -f pod.yaml

(2) 命令式部署

直接通過 kubectl 命令創建臨時 Pod（適合調試）：

kubectl run my-pod --image=nginx:1.23 --port=80

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2. Pod 共享網絡機制

同一 Pod 內的所有容器共享 網絡命名空間，表現為：
? 同一 IP 地址：所有容器共享 Pod IP，外部通過該 IP 訪問。
? localhost 通信：容器間通過 localhost:port 直接通信，無需服務發現。
? 共享端口空間：容器端口不能沖突（如兩個容器同時監聽 80 端口會導致錯誤）。

底層實現

? Infra 容器：每個 Pod 啟動時先創建 pause 容器（由 Kubernetes 維護），負責創建共享的網絡命名空間。
? 其他容器：通過 --net=container:<infra-container-id> 加入該網絡命名空間。

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3. Pod 的原子性部署

? 整體調度：Pod 是 Kubernetes 的最小調度單元，所有容器作為一個整體被調度到同一節點。
? 原子生命周期：
? 創建：所有容器同時啟動，任一容器啟動失敗則 Pod 進入 Error 狀態。
? 刪除：所有容器同時終止，Kubernetes 發送 SIGTERM 信號并等待優雅退出（默認 30 秒后強制終止）。

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4. Pod 生命周期

Pod 的生命周期由多個階段（Phase）和狀態（Conditions）組成：

(1) 生命周期階段（Phase）

階段	描述
Pending	Pod 已被調度到節點，但至少一個容器未完成啟動（如鏡像下載中）。
Running	所有容器已創建，至少一個容器處于運行狀態。
Succeeded	所有容器正常退出（退出碼為 0），且不再重啟。
Failed	至少一個容器非正常退出（退出碼非 0），且所有容器已終止。
Unknown	Pod 狀態無法獲取（通常因節點失聯導致）。

(2) 關鍵事件與探針

? Init Containers：在應用容器前運行的初始化容器，必須全部成功。

spec:initContainers:- name: init-dbimage: busyboxcommand: ['sh', '-c', 'until nslookup db-service; do sleep 2; done']

? 探針（Probes）：控制容器健康狀態和流量接收。

livenessProbe:    # 存活檢查：失敗則重啟容器httpGet:path: /healthzport: 8080
readinessProbe:   # 就緒檢查：失敗則從 Service 移除端點exec:command: ["cat", "/tmp/ready"]

(3) 重啟策略（RestartPolicy）

? Always（默認）：容器退出后自動重啟。
? OnFailure：僅當容器非正常退出（退出碼非 0）時重啟。
? Never：不重啟。

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5. Pod 相關操作指令

(1) 創建與刪除

# 從 YAML 創建
kubectl apply -f pod.yaml# 刪除 Pod
kubectl delete pod my-pod

(2) 查看狀態

# 查看 Pod 列表
kubectl get pods [-o wide] [--watch]# 查看 Pod 詳情（含事件日志）
kubectl describe pod my-pod

(3) 調試與日志

# 查看容器日志
kubectl logs my-pod -c nginx [--follow] [--tail=100]# 進入容器終端
kubectl exec -it my-pod -c nginx -- /bin/sh# 復制文件到 Pod
kubectl cp /local/file my-pod:/path/in/pod

(4) 資源管理

# 編輯運行中的 Pod 配置（臨時調試）
kubectl edit pod my-pod# 強制刪除卡在 Terminating 的 Pod
kubectl delete pod my-pod --grace-period=0 --force

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6. 常見問題與解決

? Pending 狀態：檢查資源配額、鏡像拉取權限或節點污點（Taints）。
? CrashLoopBackOff：查看容器日志 (kubectl logs --previous) 定位啟動錯誤。
? 網絡不通：驗證 kube-proxy 是否正常運行，檢查網絡插件（Calico/Flannel）狀態。
? 存儲掛載失敗：確認 PersistentVolumeClaim (PVC) 是否已綁定。

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總結

? Pod 是原子單位：所有容器共享網絡、存儲，同生共死。
? 聲明式管理：通過 YAML 定義，由 Kubernetes 確保狀態一致性。
? 生命周期控制：探針和重啟策略保障應用高可用。
? 核心操作指令：kubectl get/describe/logs/exec 是調試 Pod 的必備工具。

理解 Pod 的原理和操作，是掌握 Kubernetes 應用編排的基礎。