13 Kubernetes Pod: Eine grundlegende Einheit

Ein Pod in Kubernetes repräsentiert die kleinste “deployable” Einheit innerhalb eines Clusters und ist ein zentraler Baustein, um Anwendungen auf der Plattform zu betreiben. Jeder Pod kann einen oder mehrere Container hosten, die zusammen als eine Einheit orchestriert werden. Hier sind die Kernkonzepte und Funktionen von Pods in Kubernetes:

Container-Gruppierung:
- Ein Pod kann mehrere zusammengehörige Container hosten, die gemeinsam orchestriert und verwaltet werden. Diese Container teilen den gleichen Netzwerk-Namensraum, was bedeutet, dass sie über localhost miteinander kommunizieren und die gleiche IP-Adresse und die gleichen Port-Räume teilen können.
Lifecycle:
- Pods haben einen definierten Lebenszyklus, der Zustände wie Pending, Running, Succeeded, Failed und Unknown umfasst. Der Lebenszyklus eines Pods wird durch den Kubernetes-Scheduler und andere Systemkomponenten gesteuert, um die Ausführung und Orchestrierung der Container zu verwalten.

Lifecycle

Datenverwaltung und Speicher:
- Pods können Volumen nutzen, um Daten zu speichern und zu verwalten. Diese Volumen können verschiedene Backends haben, wie lokale Speicher, Cloud-Speicher oder Netzwerkspeicher, und ermöglichen es den Containern innerhalb des Pods, Daten dauerhaft zu speichern und zu teilen.
Netzwerk und Kommunikation:
- Jeder Pod erhält eine eindeutige IP-Adresse im Cluster, und die Container innerhalb eines Pods teilen den Netzwerkstack. Das ermöglicht eine einfache Kommunikation zwischen den Containern im Pod und mit anderen Pods im Cluster.
Skalierung und Orchestrierung:
- Obwohl Pods die Grundlage für die Ausführung von Containern in Kubernetes bilden, werden sie typischerweise durch höherstufige Ressourcen wie Deployments, ReplicaSets und StatefulSets verwaltet. Diese Ressourcen ermöglichen die Skalierung, Aktualisierung und Orchestrierung von Pods, um die Anwendungsanforderungen zu erfüllen.
Konfiguration und Verwaltung:
- Pods können durch YAML- oder JSON-Dateien definiert werden, die ihre Spezifikationen enthalten. Die Spezifikation eines Pods definiert die Container, die ausgeführt werden sollen, die Ressourcen, die sie benötigen, und andere Konfigurationsdetails.
Debugging und Überwachung:
- Kubernetes stellt Werkzeuge und APIs bereit, um den Status von Pods zu überwachen, Logs zu sammeln und Fehler zu diagnostizieren. Das erleichtert die Wartung und Überwachung von Anwendungen im Betrieb.
Labels und Selektoren:
- Pods können mit Labels und Selektoren organisiert werden, um sie leicht zu filtern und zu verwalten. Labels sind Schlüssel-Wert-Paare, die an Pods angehängt werden können, und Selektoren sind Ausdrücke, die verwendet werden, um Pods basierend auf ihren Labels zu identifizieren.

13.0.1 Beispiel

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-pod
  labels:
    app: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx-container
    image: nginx:latest
    ports:
    - containerPort: 80
    volumeMounts:
    - name: nginx-storage
      mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumes:
  - name: nginx-storage
    persistentVolumeClaim:
      claimName: nginx-pvc
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: nginx-pvc
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi

In diesem Beispiel-Manifest wird ein Pod erstellt, der einen Container hostet, welcher das neueste nginx-Image verwendet. Der Container öffnet Port 80 und montiert ein Persistent Volume an /usr/share/nginx/html. Ein PersistentVolumeClaim namens nginx-pvc wird ebenfalls erstellt, um eine dauerhafte Speicheranforderung von 1 GiB zu stellen.

13.0.2 Anmerkung

Ein gründliches Verständnis von Pods und ihrer Funktionsweise ist entscheidend für die effektive Nutzung von Kubernetes für die Orchestrierung von Container-basierten Anwendungen. Pods bilden die Grundlage für die Erstellung, Verwaltung und Skalierung von Anwendungen in einer Kubernetes-Umgebung.

13.1 `kubectl` Befehle für Pod-Management in Kubernetes

Pod Aktionen und entsprechende kubectl Befehle:

Aktion	Kommando	Beispiel
Pod erstellen	`kubectl apply -f pod.yaml`	`kubectl apply -f pod.yaml`
Pod auflisten	`kubectl get pods`	`kubectl get pods`
Pod-Details	`kubectl describe pod <pod-name>`	`kubectl describe pod mypod`
Pod löschen	`kubectl delete pod <pod-name>`	`kubectl delete pod mypod`
Pod-Logs anzeigen	`kubectl logs <pod-name>`	`kubectl logs mypod`
Pods in Namespace	`kubectl get pods --namespace=<name>`	`kubectl get pods --namespace=development`
Interaktive Shell	`kubectl exec -it <pod-name> -- /bin/sh`	`kubectl exec -it mypod -- /bin/sh`
Label hinzufügen	`kubectl label pods <pod-name> key=value`	`kubectl label pods mypod environment=production`

Erweiterte Pod-Management Befehle:

Aktion	Kommando
Pod mit `run`	`kubectl run <pod-name> --image=<image>`
Pod-Informationen	`kubectl get pods <pod-name> -o wide`
Pod bearbeiten	`kubectl edit pods <pod-name>`
Pod löschen (Datei)	`kubectl delete -f [fileName].yaml`
Ressourcenverbrauch	`kubectl top pods --sort-by cpu`

13.2 command

In einer Kubernetes-Pod-Spezifikation werden ENTRYPOINT und CMD aus einem Dockerfile

# Verwenden eines Basisimages
FROM ubuntu:latest

# Setzen des Arbeitsverzeichnisses im Container
WORKDIR /app

# Kopieren des Start-Skripts in das Arbeitsverzeichnis
COPY start.sh /app/start.sh

# Bereitstellen des Start-Skripts als ausführbare Datei
RUN chmod +x /app/start.sh

# Setzen des ENTRYPOINT auf das Start-Skript
ENTRYPOINT ["/app/start.sh"]

# Definieren des default CMD
CMD ["-a", "option1"]

wie folgt übersetzt

13.3 ENTRYPOINT

ENTRYPOINT wird durch das Feld command in der Pod-Spezifikation ersetzt.

Beispiel in Kubernetes YAML:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: my-container
    image: my-image
    command: ["/app/start.sh"]

13.4 CMD

CMD wird durch das Feld args in der Pod-Spezifikation ersetzt.

Beispiel in Kubernetes YAML:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: my-container
    image: my-image
    args: ["-a", "option1"]

13.5 Kombination von command und args

Wenn sowohl command als auch args in der Kubernetes-Pod-Spezifikation definiert sind, werden sie zusammen verwendet, ähnlich wie ENTRYPOINT und CMD in einem Dockerfile.

Beispiel in Kubernetes YAML:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: my-container
    image: my-image
    command: ["/app/start.sh"]
    args: ["-a", "option1"]

In diesem Fall wird der Container mit dem Befehl /app/start.sh -a option1 gestartet.

args kann in der Kubernetes-Pod-Spezifikation als Liste von Strings definiert werden. Jeder String in der Liste wird als separates Argument an den Befehl übergeben, der im command-Feld definiert ist.

Beispiel in Kubernetes YAML:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: my-container
    image: my-image
    command: ["/app/start.sh"]
    args:
    - "-a"
    - "option1"
    - "--flag"
    - "value"

In diesem Fall wird der Container mit dem Befehl /app/start.sh -a option1 --flag value gestartet.

13 Kubernetes Pod: Eine grundlegende Einheit

13.0.1 Beispiel

13.0.2 Anmerkung

13.1 kubectl Befehle für Pod-Management in Kubernetes

13.2 command

13.3 ENTRYPOINT

13.4 CMD

13.5 Kombination von command und args

13.1 `kubectl` Befehle für Pod-Management in Kubernetes