概述#

走完三兄弟的實戰篇後，可以發現 Deployment、Service 都是以 Pod 為核心圍繞展開。Pod 通常會被視為一個服務的最小單位，內部可能包含一個或多個容器，能不能順利提供服務全靠它。要讓 Pod 在預期狀態下健康運作，就必須對它的 Pod 生命週期（Pod Lifecycle）有清楚的掌握，並善用重啟策略、生命週期鉤子與各類探針。

Pod 生命週期的階段#

完整的 Pod 生命週期不只主容器（main container），還包含初始化容器（init container）、生命週期鉤子（postStart / preStop hook）以及健康檢查（liveness / readiness probe）。在介紹各個環節前，先看 Pod 最頂層的狀態定義，也就是排錯時第一眼會看的訊息。

Pod Phase（階段）#

執行 kubectl get pods 時看到的 STATUS 欄位就是 Phase。可能值固定為下列幾種：

  • Pending：Pod 已被提交至叢集，但尚未被調度到節點，或是映像檔還在下載中。
  • Running：Pod 已綁定節點且容器已建立，至少一個容器正在執行、啟動或重啟。
  • Succeeded：所有容器都成功終止，並且不會再被重啟。
  • Failed：所有容器都已終止，且至少有一個容器以非零狀態結束或被系統終止。
  • Unknown：因節點通訊失敗等原因，無法取得 Pod 狀態。

重啟策略（restartPolicy）#

可以透過 spec.template.spec.restartPolicy 為 Pod 中所有容器設定重啟策略，預設為 Always，可選值為：

  • Always：容器終止就重啟，預設。
  • OnFailure：只有錯誤結束才重啟。
  • Never：永不重啟。

restartPolicy 由 kubelet 在同一節點上重新啟動容器，重啟之間採指數退避（10s、20s、40s…），上限為 5 分鐘，連續成功執行 10 分鐘後重置。不同控制器對重啟策略有限制：

  • Job：通常用於一次性批次任務，只能設成 OnFailure 或 Never。
  • Replication Controller、ReplicaSet、Deployment：希望 Pod 一直運作，只能是 Always。
  • DaemonSet：每個節點都要有一個 Pod，自然也是 Always。
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-app
  labels:
    app: my-app
spec:
  serviceName: my-app
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-app
    spec:
      restartPolicy: Always
      containers:
        - name: my-app
          image: myregistry:443/mydomain/my-app
          imagePullPolicy: Always

初始化容器（Init Container）#

Init Container 是 Pod 中最早被執行的容器，負責在主容器啟動前完成準備工作。一個 Pod 可以有多個 Init Container，會依宣告順序依序執行。常見應用場景：

  • 等待依賴的服務就緒：例如主程式要等資料庫可用，可在 Init Container 中輪詢資料庫，確認就緒後再退出。
  • 預先生成設定或共享資料：例如下載叢集成員清單、產生靜態檔案，再透過 Volume 共享給主容器。

下面範例利用 Init Container 預先抓取首頁內容並掛載到 Nginx 主容器：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: init-demo
spec:
  volumes:
    - name: workdir
      emptyDir: {}
  initContainers:
    - name: install
      image: busybox
      command:
        - wget
        - "-O"
        - "/work-dir/index.html"
        - http://www.baidu.com
      volumeMounts:
        - name: workdir
          mountPath: "/work-dir"
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx
      ports:
        - containerPort: 80
      volumeMounts:
        - name: workdir
          mountPath: /usr/share/nginx/html

生命週期鉤子（Lifecycle Hook）#

Init Container 結束後，主容器啟動的同時 kubelet 也會替我們發起兩個鉤子：

  • postStart：容器建立後立即執行，常用於資源部署或環境初始化。需注意它不保證在 ENTRYPOINT 之前運作；如果處理太久，容器將無法進入 Running。
  • preStop：容器終止前執行，是同步阻塞的，常用於優雅關閉與通知其他系統。鉤子卡住時 Pod 會停留在 Running，永遠不會進入 Failed。
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: lifecycle-demo
spec:
  containers:
    - name: lifecycle-demo-container
      image: nginx
      lifecycle:
        postStart:
          exec:
            command:
              [
                "/bin/sh",
                "-c",
                "echo Hello from the postStart handler > /usr/share/message",
              ]
        preStop:
          exec:
            command:
              [
                "/bin/sh",
                "-c",
                "nginx -s quit; while killall -0 nginx; do sleep 1; done",
              ]

健康檢查（Health Check）#

主容器運作期間，能影響 Pod 狀態最關鍵的元素就是探針。Kubernetes 透過探針自我檢測並修復，避免流量被導入不健康的 Pod。

四種探測處理器：

  • Exec：在容器內執行命令，回傳 0 視為成功。
  • TCPSocket：嘗試連線指定 TCP 端口，能連上即成功。
  • HTTPGet：發起 HTTP GET 請求，狀態碼介於 200–399 視為成功。
  • gRPC：自 v1.24 起支援，使用時需特別指定 port。

kubelet 可以執行三種探測：

  • 存活探針（Liveness Probe）：判斷容器是否正常運作，失敗時 kubelet 會終止容器並依重啟策略處理。不設定預設為 Success。
  • 就緒探針（Readiness Probe）：判斷容器是否準備好對外服務，失敗時 Endpoint Controller 會把該 Pod IP 從 Service 的 Endpoint 列表中移除。不設定預設為 Success。
  • 啟動探針（Startup Probe）：判斷應用是否已啟動完成。Startup Probe 啟用期間其他探針會被停用，等它成功後才接管。失敗時 kubelet 會終止容器。不設定預設為 Success。
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: goproxy
  labels:
    app: goproxy
spec:
  containers:
    - name: goproxy
      image: k8s.gcr.io/goproxy:0.1
      ports:
        - containerPort: 8080
      readinessProbe:
        tcpSocket:
          port: 8080
        initialDelaySeconds: 5
        periodSeconds: 10
      livenessProbe:
        tcpSocket:
          port: 8080
        initialDelaySeconds: 15
        periodSeconds: 20

小結#

無論是學前後端框架還是基礎設施，「生命週期」都是反覆出現的關鍵字。理解 Pod 從建立、初始化、健康檢查到關閉的每個段落，才能在對的時機做對的事，把 Kubernetes 平台真正的彈性發揮出來。

原文出處#

  • GitHub：https://github.com/MikeHsu0618/2022-ithelp/tree/main/Day10
  • iThome：https://ithelp.ithome.com.tw/articles/10289034
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