Kubernetes Pod 详解

Pod 的概念

Pod 是 Kubernetes 中最小的可部署计算单元，代表集群中运行的一个进程实例。一个 Pod 封装一个或多个容器（通常为一个主容器和若干辅助容器），共享存储、网络和运行配置。

为什么需要 Pod

• 共享网络空间：Pod 内的容器共享 IP 地址和端口空间，可以通过 localhost 通信
• 共享存储卷：Pod 内的容器可以挂载相同的 Volume 来共享数据
• 生命周期绑定：Pod 内的容器一同创建、一同销毁

Pod 的定义

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-pod
  labels:
    app: nginx
    tier: frontend
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.25-alpine
    ports:
    - containerPort: 80
    resources:
      requests:
        cpu: 100m
        memory: 128Mi
      limits:
        cpu: 500m
        memory: 256Mi
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /healthz
        port: 80
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 10
    readinessProbe:
      httpGet:
        path: /ready
        port: 80
      initialDelaySeconds: 3
      periodSeconds: 5

Pod 生命周期

状态流转

Pending → Running → Succeeded
  ↓          ↓
 Failed    Unknown

状态	说明
Pending	Pod 已被接受但尚未调度或镜像未拉取完成
Running	Pod 已被调度到节点，所有容器已创建且至少一个在运行
Succeeded	Pod 中所有容器正常退出（适用于 Job）
Failed	Pod 中至少一个容器以非零状态退出
Unknown	无法获取 Pod 状态，通常是因为通信失败

Init 容器

Init 容器在主容器启动前运行，用于执行初始化任务：

spec:
  initContainers:
  - name: init-db
    image: busybox:1.36
    command: ['sh', '-c', 'until nc -z db-service 5432; do sleep 2; done;']
  containers:
  - name: app
    image: myapp:latest

探针 (Probe)

三种探针

探针类型	用途	失败后果
livenessProbe	检测容器是否存活	重启容器
readinessProbe	检测容器是否就绪	从 Service Endpoint 移除
startupProbe	检测容器是否已启动	延迟 liveness 检查

检测方式

# HTTP 请求
livenessProbe:
  httpGet:
    path: /health
    port: 8080
    httpHeaders:
    - name: X-Custom-Header
      value: healthcheck

# TCP 端口
readinessProbe:
  tcpSocket:
    port: 3306
  initialDelaySeconds: 10

# 命令执行
livenessProbe:
  exec:
    command:
    - cat
    - /tmp/healthy

资源管理

Requests 和 Limits

resources:
  requests:
    cpu: 250m        # 保证 0.25 核
    memory: 256Mi    # 保证 256 MiB
  limits:
    cpu: 1           # 最高使用 1 核
    memory: 512Mi    # 最高使用 512 MiB

• requests：调度依据，保证 Pod 能获得的最小资源
• limits：资源上限约束，超过限制会被 OOM Kill 或 CPU 节流

调度策略

节点选择

spec:
  nodeSelector:
    disktype: ssd

  tolerations:
  - key: "gpu"
    operator: "Exists"
    effect: "NoSchedule"

亲和性规则

spec:
  affinity:
    podAntiAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 100
        podAffinityTerm:
          labelSelector:
            matchExpressions:
            - key: app
              operator: In
              values:
              - web
          topologyKey: kubernetes.io/hostname

总结

Pod 是 Kubernetes 世界最基本的构建块，理解 Pod 的设计原理、生命周期和资源配置，是掌握 Kubernetes 的基础。在实际使用中，通常不直接创建 Pod，而是通过 Deployment、StatefulSet 等控制器来管理 Pod。