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Kubernetes Pod 原理详解

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1. Pod 的部署方式

Pod 是 Kubernetes 的最小调度单元，其部署方式分为 声明式（YAML） 和 命令式（kubectl） 两种：

(1) 声明式部署（推荐）

通过 YAML 文件定义 Pod 规格，由 Kubernetes 确保实际状态与声明一致：

# 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"]

应用配置：

kubectl apply -f pod.yaml

(2) 命令式部署

直接通过 kubectl 命令创建临时 Pod（适合调试）：

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

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2. Pod 共享网络机制

同一 Pod 内的所有容器共享 网络命名空间，表现为：
• 同一 IP 地址：所有容器共享 Pod IP，外部通过该 IP 访问。
• localhost 通信：容器间通过 localhost:port 直接通信，无需服务发现。
• 共享端口空间：容器端口不能冲突（如两个容器同时监听 80 端口会导致错误）。

底层实现

• Infra 容器：每个 Pod 启动时先创建 pause 容器（由 Kubernetes 维护），负责创建共享的网络命名空间。
• 其他容器：通过 --net=container:<infra-container-id> 加入该网络命名空间。

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3. Pod 的原子性部署

• 整体调度：Pod 是 Kubernetes 的最小调度单元，所有容器作为一个整体被调度到同一节点。
• 原子生命周期：
• 创建：所有容器同时启动，任一容器启动失败则 Pod 进入 Error 状态。
• 删除：所有容器同时终止，Kubernetes 发送 SIGTERM 信号并等待优雅退出（默认 30 秒后强制终止）。

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4. Pod 生命周期

Pod 的生命周期由多个阶段（Phase）和状态（Conditions）组成：

(1) 生命周期阶段（Phase）

阶段	描述
Pending	Pod 已被调度到节点，但至少一个容器未完成启动（如镜像下载中）。
Running	所有容器已创建，至少一个容器处于运行状态。
Succeeded	所有容器正常退出（退出码为 0），且不再重启。
Failed	至少一个容器非正常退出（退出码非 0），且所有容器已终止。
Unknown	Pod 状态无法获取（通常因节点失联导致）。

(2) 关键事件与探针

• Init Containers：在应用容器前运行的初始化容器，必须全部成功。

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

• 探针（Probes）：控制容器健康状态和流量接收。

livenessProbe:    # 存活检查：失败则重启容器httpGet:path: /healthzport: 8080
readinessProbe:   # 就绪检查：失败则从 Service 移除端点exec:command: ["cat", "/tmp/ready"]

(3) 重启策略（RestartPolicy）

• Always（默认）：容器退出后自动重启。
• OnFailure：仅当容器非正常退出（退出码非 0）时重启。
• Never：不重启。

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5. Pod 相关操作指令

(1) 创建与删除

# 从 YAML 创建
kubectl apply -f pod.yaml# 删除 Pod
kubectl delete pod my-pod

(2) 查看状态

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

(3) 调试与日志

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

(4) 资源管理

# 编辑运行中的 Pod 配置（临时调试）
kubectl edit pod my-pod# 强制删除卡在 Terminating 的 Pod
kubectl delete pod my-pod --grace-period=0 --force

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6. 常见问题与解决

• Pending 状态：检查资源配额、镜像拉取权限或节点污点（Taints）。
• CrashLoopBackOff：查看容器日志 (kubectl logs --previous) 定位启动错误。
• 网络不通：验证 kube-proxy 是否正常运行，检查网络插件（Calico/Flannel）状态。
• 存储挂载失败：确认 PersistentVolumeClaim (PVC) 是否已绑定。

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总结

• Pod 是原子单位：所有容器共享网络、存储，同生共死。
• 声明式管理：通过 YAML 定义，由 Kubernetes 确保状态一致性。
• 生命周期控制：探针和重启策略保障应用高可用。
• 核心操作指令：kubectl get/describe/logs/exec 是调试 Pod 的必备工具。

理解 Pod 的原理和操作，是掌握 Kubernetes 应用编排的基础。