02、Kubernetes - 实战：Pod(k8s最小单元)概念及网络通讯方式
Pod概念及网络通讯方式
什么是Pod？
Pod是Kubernetes的最小单元。
一个Pod是一组紧密相关的容器，是一起运行在同一个工作节点上，以及同一个Linux命名空间中。每个Pod就像是一个独立的逻辑机器，拥有自己的IP、主机名、进程等，运行一个独立的应用程序。
Pod是逻辑主机，一个Pod中的所有的容器都运行在同一个逻辑机器上，其他Pod中的容器，即使运行在用一个工作节点上，也会出现在不同的节点上。即一个Pod包含多个容器时，那些容器总是运行在同一个工作节点上，一个Pod决不能跨多个工作节点
例如：
Pod和容器概念的区分
为什么k8s会使用Pod为最小单元，而不是Docker容器
1、更利于扩展
k8s不仅仅支持Docker容器，也支持rkt甚至用户自定义容器。Kubernetes不依赖于底层某一种具体的规则去实现容器技术，而是通过CRI这个抽象层操作容器，这样就会需要Pod这样一个东西，Pod内部再管理多个业务上紧密相关的用户业务容器，就会更有利用业务扩展Pod而不是容器。
2、更容易定义一组容器的状态
如果没有Pod，我们直接使用一组容器去跑一个业务，那么其中一个或若干个容器出现问题，我们如何去定义这一组容器的状态呢？通过Pod我们就很容易解决，一组业务容器跑在同一个Pod中，这个Pod会有一个pause容器，这个容器跟其他的业务容器都没有关系，以这个pause容器状态来代表Pod的状态。
3、利用容器间文件共享，以及通信
pause容器有一个IP地址和一个存储卷，Pod中的其他容器共享pause容器的IP地址和存储，这样就达到了文件共享和通信。
Pod与容器的区别 Pod是指一组容器，可以指多个或一个，容器只能代表一个。
Pod的类型
自主式Pod：指定调度到某节点，如节点down，Pod无法自动恢复
控制器管理的Pod：诸多控制器类型，看下边详解
控制器类型及作用
1、 ReplicationController；
用来确保容器应用的副本数始终保持在用户定义的副本数，即如果有容器异常退出，会自动创建新的Pod来代替；而如果异常多出来的容易也会自动回收。在新版本的k8s中建议使用ReplicaSet来代替它
2、 ReplicaSet；
其跟ReplicationController没有什么本质区别，只是名字不一样，并且ReplicaSet支持集合式的selector(支持根据条件批量删除或创建)
3、 Deployment（推荐）；
虽然ReplicaSet可以独立使用，但一般还是建议使用Deployment来自动管理ReplicaSet，这样就无需担心跟其他机制的不兼容问题(比如ReplicaSet不支持rolling-update滚动更新但Deployment支持)
典型的应用场景包括：
定义Deployment来创建Pod和ReplicaSet
滚动升级和回滚应用
扩容和缩容
暂停和继续Deployment
滚动更新流程
4、 HPA(HorizontalPodAutoScale)；
Horizontal Pod AutoScaling 仅适用于Depolyment和ReplicaSet，在V1版本中仅支持根据Pod的CPU利用率扩缩容，在vlalpha版本中，支持根据内存和用户自定义的metric扩缩容
5、 StatefullSet；
StatefullSet是为了解决有状态服务的问题（对应Depolyment和ReplicaSets是为无状态服务而设计），其应用场景包括：
稳定的持久化储存，即Pod重新调度后还能访问到相同的持久化数据，基于PVC来实现
稳定的网络标志，即Pod重新调度其PodName和HostName不变，基于Headless Service（即没有Cluster IP 的 Service）来实现
有序部署，有序扩展，即Pod是有顺序的，在部署或者扩展的时候还要依据定义的顺序依次进行（即从0到N-1，在下一个Pod运行之前所有的Pod必须都是Running和Ready状态），基于init containers来实现
有序收缩，有序删除（从N-1到0）
6、 DaemonSet；
DaemonSet确保全部（或者一些）Node上运行一个Pod的副本。当有Node加入集群时，也会为它们新增一个Pod。当有Node从集群中移除时，这些Pod也会被回收。删除DaemonSet会删除它创建的所有Pod
典型用法：
运行集群存储daemon，例如在每个Node上运行glusterd、ceph
在每个Node上运行日志收集daemon，例如Logstash、Fluentd
在每个Node上运行监控daemon，例如Prometheus Node Exporter
7、 Job、CronJob（类似于Linux的at和crontab）；
Job负责批处理任务，即仅执行一次任务，它保证批处理任务的一个或多个Pod成功结束
Cron Job管理基于时间的Job，即
在给定时间点仅运行一次
周期性的给定时间点运行
不同情况下网络通信方式
1、 同一个Pod内部通讯：；
同一个Pod共享同一个网络命名空间(pause容器)，同一个Linux协议栈
2、 Pod1至Pod2；
Pod1与Pod2不在同一台主机，Pod的地址是与docker0在同一个网段的，但docker0网段与宿主机网卡是两个完全不同的IP网段，并且不同的Node之间的通信只能通过宿主机的物理网卡进行，将Pod的IP和所在Node的IP关联起来，通过这个关联让Pod可以互相访问，使用的是Flannel网络规划服务如下图：
etcd在Flannel中的作用：
存储管理Flannel可分配的IP地址段资源
监控ETCD中每个Pod的实际地址，并在内存中建立维护Pod节点路由器
Pod1与Pod2在同一台机器中，由docker0网桥直接转发请求至Pod2
3、 Pod至Service的网络；
目前基于性能考虑，全部用iptables(旧版本)和LVS(新版本)维护和转发
4、 Pod到外网；
Pod向外网发送请求，查找路由表，转发数据包到宿主机网卡，宿主机网卡完成路由选择后，iptables执行Masquerade(SNAT)，把源地址更改为宿主机网卡地址，向外网发送请求
5、 外网访问Pod；
通过Service网络，nodeport 类型