Init容器 · kubernetes完整攻略

# Init 容器该特性在自 Kubernetes 1.6 版本推出 beta 版本。Init 容器可以在 PodSpec 中同应用程序的 `containers` 数组一起来指定。此前 beta 注解的值仍将保留，并覆盖 PodSpec 字段值。本文讲解 Init 容器的基本概念，这是一种专用的容器，在应用程序容器启动之前运行，用来包含一些应用镜像中不存在的实用工具或安装脚本。 ## 理解 Init 容器 [Pod](https://kubernetes.io/docs/concepts/abstractions/pod/) 能够具有多个容器，应用运行在容器里面，但是它也可能有一个或多个先于应用容器启动的 Init 容器。 Init 容器与普通的容器非常像，除了如下两点： - Init 容器总是运行到成功完成为止。 - 每个 Init 容器都必须在下一个 Init 容器启动之前成功完成。如果 Pod 的 Init 容器失败，Kubernetes 会不断地重启该 Pod，直到 Init 容器成功为止。然而，如果 Pod 对应的 `restartPolicy` 为 Never，它不会重新启动。指定容器为 Init 容器，在 PodSpec 中添加 `initContainers` 字段，以 v1.Container 类型对象的 JSON 数组的形式，还有 app 的 `containers` 数组。 Init 容器的状态在 `status.initContainerStatuses` 字段中以容器状态数组的格式返回（类似 `status.containerStatuses` 字段）。 ### 与普通容器的不同之处 Init 容器支持应用容器的全部字段和特性，包括资源限制、数据卷和安全设置。然而，Init 容器对资源请求和限制的处理稍有不同，在下面 [资源](https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/pods/init-containers/#resources) 处有说明。而且 Init 容器不支持 Readiness Probe，因为它们必须在 Pod 就绪之前运行完成。如果为一个 Pod 指定了多个 Init 容器，那些容器会按顺序一次运行一个。只有当前面的 Init 容器必须运行成功后，才可以运行下一个 Init 容器。当所有的 Init 容器运行完成后，Kubernetes 才初始化 Pod 和运行应用容器。 ## Init 容器能做什么？因为 Init 容器具有与应用程序容器分离的单独镜像，所以它们的启动相关代码具有如下优势： - 它们可以包含并运行实用工具，但是出于安全考虑，是不建议在应用程序容器镜像中包含这些实用工具的。 - 它们可以包含使用工具和定制化代码来安装，但是不能出现在应用程序镜像中。例如，创建镜像没必要 `FROM` 另一个镜像，只需要在安装过程中使用类似 `sed`、 `awk`、 `python` 或 `dig` 这样的工具。 - 应用程序镜像可以分离出创建和部署的角色，而没有必要联合它们构建一个单独的镜像。 - Init 容器使用 Linux Namespace，所以相对应用程序容器来说具有不同的文件系统视图。因此，它们能够具有访问 Secret 的权限，而应用程序容器则不能。 - 它们必须在应用程序容器启动之前运行完成，而应用程序容器是并行运行的，所以 Init 容器能够提供了一种简单的阻塞或延迟应用容器的启动的方法，直到满足了一组先决条件。 ### 示例下面列举了 Init 容器的一些用途： - 等待一个 Service 创建完成，通过类似如下 shell 命令： ```bash for i in {1..100}; do sleep 1; if dig myservice; then exit 0; fi; exit 1 ``` - 将 Pod 注册到远程服务器，通过在命令中调用 API，类似如下： ```bash curl -X POST http://$MANAGEMENT_SERVICE_HOST:$MANAGEMENT_SERVICE_PORT/register -d 'instance=$(<POD_NAME>)&ip=$(<POD_IP>)' ``` - 在启动应用容器之前等一段时间，使用类似 `sleep 60` 的命令。 - 克隆 Git 仓库到数据卷。 - 将配置值放到配置文件中，运行模板工具为主应用容器动态地生成配置文件。例如，在配置文件中存放 POD_IP 值，并使用 Jinja 生成主应用配置文件。更多详细用法示例，可以在 [StatefulSet 文档](https://kubernetes.io/docs/concepts/abstractions/controllers/statefulsets/) 和 [生产环境 Pod 指南](https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/pods/init-containers/) 中找到。 ### 使用 Init 容器下面是 Kubernetes 1.5 版本 yaml 文件，展示了一个具有 2 个 Init 容器的简单 Pod。第一个等待 `myservice` 启动，第二个等待 `mydb` 启动。一旦这两个 Service 都启动完成，Pod 将开始启动。 ```yaml apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: myapp-pod labels: app: myapp annotations: pod.beta.kubernetes.io/init-containers: '[ { "name": "init-myservice", "image": "busybox", "command": ["sh", "-c", "until nslookup myservice; do echo waiting for myservice; sleep 2; done;"] }, { "name": "init-mydb", "image": "busybox", "command": ["sh", "-c", "until nslookup mydb; do echo waiting for mydb; sleep 2; done;"] } ]' spec: containers: - name: myapp-container image: busybox command: ['sh', '-c', 'echo The app is running! && sleep 3600'] ``` 这是 Kubernetes 1.6 版本的新语法，尽管老的 annotation 语法仍然可以使用。我们已经把 Init 容器的声明移到 `spec` 中： ```yaml apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: myapp-pod labels: app: myapp spec: containers: - name: myapp-container image: busybox command: ['sh', '-c', 'echo The app is running! && sleep 3600'] initContainers: - name: init-myservice image: busybox command: ['sh', '-c', 'until nslookup myservice; do echo waiting for myservice; sleep 2; done;'] - name: init-mydb image: busybox command: ['sh', '-c', 'until nslookup mydb; do echo waiting for mydb; sleep 2; done;'] ``` > **注意：版本兼容性问题** > > 1.5 版本的语法在 1.6 和 1.7 版本中仍然可以使用，但是我们推荐使用 1.6 版本的新语法。Kubernetes 1.8 以后的版本只支持新语法。在 Kubernetes 1.6 版本中，Init 容器在 API 中新建了一个字段。虽然期望使用 beta 版本的 annotation，但在未来发行版将会被废弃掉。下面的 YAML 文件展示了 `mydb` 和 `myservice` 两个 Service： ```yaml kind: Service apiVersion: v1 metadata: name: myservice spec: ports: - protocol: TCP port: 80 targetPort: 9376 --- kind: Service apiVersion: v1 metadata: name: mydb spec: ports: - protocol: TCP port: 80 targetPort: 9377 ``` 这个 Pod 可以使用下面的命令进行启动和调试： ```bash $ kubectl create -f myapp.yaml pod "myapp-pod" created $ kubectl get -f myapp.yaml NAME READY STATUS RESTARTS AGE myapp-pod 0/1 Init:0/2 0 6m $ kubectl describe -f myapp.yaml Name: myapp-pod Namespace: default [...] Labels: app=myapp Status: Pending [...] Init Containers: init-myservice: [...] State: Running [...] init-mydb: [...] State: Waiting Reason: PodInitializing Ready: False [...] Containers: myapp-container: [...] State: Waiting Reason: PodInitializing Ready: False [...] Events: FirstSeen LastSeen Count From SubObjectPath Type Reason Message --------- -------- ----- ---- ------------- -------- ------ ------- 16s 16s 1 {default-scheduler } Normal Scheduled Successfully assigned myapp-pod to 172.17.4.201 16s 16s 1 {kubelet 172.17.4.201} spec.initContainers{init-myservice} Normal Pulling pulling image "busybox" 13s 13s 1 {kubelet 172.17.4.201} spec.initContainers{init-myservice} Normal Pulled Successfully pulled image "busybox" 13s 13s 1 {kubelet 172.17.4.201} spec.initContainers{init-myservice} Normal Created Created container with docker id 5ced34a04634; Security:[seccomp=unconfined] 13s 13s 1 {kubelet 172.17.4.201} spec.initContainers{init-myservice} Normal Started Started container with docker id 5ced34a04634 $ kubectl logs myapp-pod -c init-myservice # Inspect the first init container $ kubectl logs myapp-pod -c init-mydb # Inspect the second init container ``` 一旦我们启动了 `mydb` 和 `myservice` 这两个 Service，我们能够看到 Init 容器完成，并且 `myapp-pod` 被创建： ```Bash $ kubectl create -f services.yaml service "myservice" created service "mydb" created $ kubectl get -f myapp.yaml NAME READY STATUS RESTARTS AGE myapp-pod 1/1 Running 0 9m ``` 这个例子非常简单，但是应该能够为我们创建自己的 Init 容器提供一些启发。 ## 具体行为在 Pod 启动过程中，Init 容器会按顺序在网络和数据卷初始化之后启动。每个容器必须在下一个容器启动之前成功退出。如果由于运行时或失败退出，将导致容器启动失败，它会根据 Pod 的 `restartPolicy` 指定的策略进行重试。然而，如果 Pod 的 `restartPolicy` 设置为 Always，Init 容器失败时会使用 `RestartPolicy` 策略。在所有的 Init 容器没有成功之前，Pod 将不会变成 `Ready` 状态。Init 容器的端口将不会在 Service 中进行聚集。正在初始化中的 Pod 处于 `Pending` 状态，但应该会将 `Initializing` 状态设置为 true。如果 Pod [重启](https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/pods/init-containers/#pod-restart-reasons)，所有 Init 容器必须重新执行。对 Init 容器 spec 的修改被限制在容器 image 字段，修改其他字段都不会生效。更改 Init 容器的 image 字段，等价于重启该 Pod。因为 Init 容器可能会被重启、重试或者重新执行，所以 Init 容器的代码应该是幂等的。特别地当写到 `EmptyDirs` 文件中的代码，应该对输出文件可能已经存在做好准备。 Init 容器具有应用容器的所有字段。除了 `readinessProbe`，因为 Init 容器无法定义不同于完成（completion）的就绪（readiness）之外的其他状态。这会在验证过程中强制执行。在 Pod 上使用 `activeDeadlineSeconds`，在容器上使用 `livenessProbe`，这样能够避免 Init 容器一直失败。这就为 Init 容器活跃设置了一个期限。在 Pod 中的每个 app 和 Init 容器的名称必须唯一；与任何其它容器共享同一个名称，会在验证时抛出错误。 ### 资源为 Init 容器指定顺序和执行逻辑，下面对资源使用的规则将被应用： - 在所有 Init 容器上定义的，任何特殊资源请求或限制的最大值，是 *有效初始请求/限制* - Pod 对资源的有效请求/限制要高于： - 所有应用容器对某个资源的请求/限制之和 - 对某个资源的有效初始请求/限制 - 基于有效请求/限制完成调度，这意味着 Init 容器能够为初始化预留资源，这些资源在 Pod 生命周期过程中并没有被使用。 - Pod 的 *有效 QoS 层*，是 Init 容器和应用容器相同的 QoS 层。基于有效 Pod 请求和限制来应用配额和限制。Pod 级别的 cgroups 是基于有效 Pod 请求和限制，和调度器相同。 ### Pod 重启的原因 Pod 重启，会导致 Init 容器重新执行，主要有如下几个原因： - 用户更新 PodSpec 导致 Init 容器镜像发生改变。应用容器镜像的变更只会重启应用容器。 - Pod 基础设施容器被重启。这不多见，但某些具有 root 权限可访问 Node 的人可能会这样做。 - 当 `restartPolicy` 设置为 Always，Pod 中所有容器会终止，强制重启，由于垃圾收集导致 Init 容器完整的记录丢失。 ## 支持与兼容性 API Server 版本为 1.6 或更高版本的集群，通过使用 `spec.initContainers` 字段来支持 Init 容器。之前的版本可以使用 alpha 和 beta 注解支持 Init 容器。`spec.initContainers` 字段也被加入到 alpha 和 beta 注解中，所以 Kubernetes 1.3.0 版本或更高版本可以执行 Init 容器，并且 1.6 版本的 API Server 能够安全地回退到 1.5.x 版本，而不会使已创建的 Pod 失去 Init 容器的功能。 --- > 原文地址：https://k8smeetup.github.io/docs/concepts/workloads/pods/init-containers/ > > 译者：[shirdrn](https://github.com/shirdrn) > > 校对：[Jimmy Song](https://github.com/rootsongjc)