Pod 与工作负载

Pod 基础

Pod 是 K8s 最小调度单元，包含一个或多个共享网络和存储的容器。

pod.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp
  labels:
    app: myapp
    env: production
spec:
  containers:
    - name: app
      image: myapp:1.0
      ports:
        - containerPort: 8080
      # 资源请求和限制
      resources:
        requests:
          cpu: "100m"       # 0.1 核
          memory: "128Mi"
        limits:
          cpu: "500m"
          memory: "256Mi"
      # 环境变量
      env:
        - name: NODE_ENV
          value: "production"
        - name: DB_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: db-secret
              key: password
      # 存活探针
      livenessProbe:
        httpGet:
          path: /health
          port: 8080
        initialDelaySeconds: 10
        periodSeconds: 10
      # 就绪探针
      readinessProbe:
        httpGet:
          path: /ready
          port: 8080
        initialDelaySeconds: 5
        periodSeconds: 5
      # 启动探针（慢启动应用）
      startupProbe:
        httpGet:
          path: /health
          port: 8080
        failureThreshold: 30
        periodSeconds: 10
  # 优雅停机
  terminationGracePeriodSeconds: 30
  restartPolicy: Always

探针类型

探针	用途	失败行为
livenessProbe	存活检查	重启容器
readinessProbe	就绪检查	从 Service 端点移除
startupProbe	启动检查	阻塞其他探针直到成功

探测方式：

# HTTP 检查
livenessProbe:
  httpGet:
    path: /health
    port: 8080

# TCP 检查
livenessProbe:
  tcpSocket:
    port: 3306

# 执行命令
livenessProbe:
  exec:
    command: ["cat", "/tmp/healthy"]

Deployment

管理无状态应用，提供滚动更新和回滚。

deployment.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: myapp
  namespace: default
spec:
  replicas: 3                    # 副本数
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp
  # 滚动更新策略
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1                # 最多多创建 1 个 Pod
      maxUnavailable: 0          # 不允许有不可用 Pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
    spec:
      containers:
        - name: app
          image: myapp:1.0
          ports:
            - containerPort: 8080
          resources:
            requests:
              cpu: "100m"
              memory: "128Mi"
            limits:
              cpu: "500m"
              memory: "256Mi"
          livenessProbe:
            httpGet:
              path: /health
              port: 8080
          readinessProbe:
            httpGet:
              path: /ready
              port: 8080

滚动更新与回滚

# 更新镜像
kubectl set image deployment/myapp app=myapp:2.0

# 查看更新状态
kubectl rollout status deployment/myapp

# 查看更新历史
kubectl rollout history deployment/myapp

# 回滚到上一版本
kubectl rollout undo deployment/myapp

# 回滚到指定版本
kubectl rollout undo deployment/myapp --to-revision=2

# 暂停/恢复更新
kubectl rollout pause deployment/myapp
kubectl rollout resume deployment/myapp

StatefulSet

管理有状态应用（数据库、消息队列），提供稳定网络标识和持久存储。

statefulset.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mysql
spec:
  serviceName: mysql-headless    # 必须关联 Headless Service
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
        - name: mysql
          image: mysql:8.0
          ports:
            - containerPort: 3306
          env:
            - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
              valueFrom:
                secretKeyRef:
                  name: mysql-secret
                  key: root-password
          volumeMounts:
            - name: data
              mountPath: /var/lib/mysql
  # 自动创建 PVC
  volumeClaimTemplates:
    - metadata:
        name: data
      spec:
        accessModes: ["ReadWriteOnce"]
        storageClassName: standard
        resources:
          requests:
            storage: 10Gi
---
# Headless Service
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mysql-headless
spec:
  clusterIP: None               # Headless
  selector:
    app: mysql
  ports:
    - port: 3306

Deployment vs StatefulSet

特性	Deployment	StatefulSet
Pod 名称	随机后缀（myapp-abc123）	有序编号（mysql-0, mysql-1）
创建顺序	并行	串行（0 → 1 → 2）
删除顺序	并行	逆序（2 → 1 → 0）
持久存储	共享 PVC	每个 Pod 独立 PVC
网络标识	不稳定	稳定 DNS（mysql-0.mysql-headless）
适用	Web 应用、API	数据库、Kafka、ZooKeeper

DaemonSet

每个 Node 运行一个 Pod，适合日志采集、监控代理。

daemonset.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: node-exporter
  namespace: monitoring
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: node-exporter
  template:
    metadata:
      labels:
        app: node-exporter
    spec:
      hostNetwork: true          # 使用宿主网络
      containers:
        - name: node-exporter
          image: prom/node-exporter:v1.7.0
          ports:
            - containerPort: 9100
              hostPort: 9100
          volumeMounts:
            - name: proc
              mountPath: /host/proc
              readOnly: true
            - name: sys
              mountPath: /host/sys
              readOnly: true
      volumes:
        - name: proc
          hostPath:
            path: /proc
        - name: sys
          hostPath:
            path: /sys
      tolerations:               # 容忍 Master 节点
        - effect: NoSchedule
          operator: Exists

Job 和 CronJob

job.yaml

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: db-migration
spec:
  backoffLimit: 3                # 最大重试次数
  activeDeadlineSeconds: 300     # 超时时间
  template:
    spec:
      containers:
        - name: migrate
          image: myapp:latest
          command: ["npx", "prisma", "migrate", "deploy"]
      restartPolicy: Never
---
apiVersion: batch/v1
kind: CronJob
metadata:
  name: daily-backup
spec:
  schedule: "0 2 * * *"          # 每天 2 点
  concurrencyPolicy: Forbid      # 禁止并发
  successfulJobsHistoryLimit: 3
  failedJobsHistoryLimit: 1
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
            - name: backup
              image: backup-tool:latest
              command: ["/backup.sh"]
          restartPolicy: OnFailure

kubectl 常用命令

# ===== Pod 操作 =====
kubectl get pods -o wide                # 查看 Pod（含 Node 信息）
kubectl describe pod myapp-xxx          # 详细信息
kubectl logs myapp-xxx -f               # 实时日志
kubectl logs myapp-xxx -c sidecar       # 多容器指定
kubectl exec -it myapp-xxx -- sh        # 进入容器
kubectl delete pod myapp-xxx            # 删除 Pod

# ===== Deployment 操作 =====
kubectl get deploy                      # 查看 Deployment
kubectl scale deploy myapp --replicas=5 # 扩缩容
kubectl apply -f deployment.yaml        # 声明式部署

# ===== 调试 =====
kubectl get events --sort-by=.lastTimestamp  # 事件
kubectl top pods                        # Pod 资源使用
kubectl top nodes                       # Node 资源使用

---

常见面试问题

Q1: Pod 的生命周期是怎样的？

答案：

Pod 状态：Pending → Running → Succeeded/Failed

1. Pending：等待调度或拉取镜像
2. Running：至少一个容器运行中
3. Succeeded：所有容器成功退出（Job）
4. Failed：至少一个容器失败退出
5. Unknown：kubelet 失联

容器重启策略：Always（默认）、OnFailure、Never

Q2: Deployment 如何实现零停机更新？

答案：

1. 配置 readinessProbe：确保新 Pod 就绪后才接收流量
2. 设置 maxSurge: 1, maxUnavailable: 0：先创建新 Pod 再删除旧 Pod
3. 配置 terminationGracePeriodSeconds：留出连接排空时间
4. 应用代码支持 SIGTERM 优雅关闭

Q3: StatefulSet 的 Pod 为什么需要稳定的网络标识？

答案：

有状态应用（如 MySQL 主从、Kafka Broker）需要：

1. 稳定的 DNS：其他节点通过 mysql-0.mysql-headless 持续连接
2. 有序创建/删除：主节点先启动，从节点后启动
3. 独立 PVC：每个实例有自己的持久存储
4. Pod 重建后仍保持原有标识（名称、存储不变）

Q4: 如何让 DaemonSet 在所有节点（包括 Master）上运行？

答案：

Master 节点通常有 NoSchedule 污点。给 DaemonSet 添加 tolerations：

tolerations:
  - effect: NoSchedule
    operator: Exists

相关链接

• Pod 概述
• Deployment
• StatefulSet