Kubernetes的初始化容器initContainers


initContainers是一種專用的容器,在應用程序容器啟動之前運行,可以包括一些應用程序鏡像中不存在的實用工具和安裝腳本,可以完成應用的必要數據初始化等工作。總的來說就是在正式的容器啟動之前做一些准備工作的。

        例如一個應用容器掛載的volume目錄需要一些必不可少的初始化文件,不加init容器的時候直接掛載volume應用容器的那個目錄是空的(因為docker掛載一個volume時,會用volume的內容覆蓋容器內掛載目錄的內容),這就需要讓init容器也跟應用容器掛載同一個volume目錄,將初始化文件放進去,然后在啟動應用容器就能正常看到那些初始化文件了,我也正是遇到了這樣的問題,才來研究和學習init容器的。

 

1、一個pod可以運行多個容器,同樣的一個pod也可能有一個或多個先於應用容器啟動的 Init 容器,每個容器啟動失敗后都會根據你配置的重啟策略進行重啟,直到運行成功。Init 容器與普通的基本一樣,主要區別如下

  • Init 容器總是運行到成功運行完為止。
  • 前面的 Init 容器必須已經運行完成,才會開始運行下一個init容器,而應用程序容器時並行運行的。

2、因為 Init 容器具有與應用程序容器分離的單獨鏡像,所以使用他們可以具有如下優勢:

  • 它們可以包含並運行實用工具,但是出於安全考慮,是不建議在應用程序容器鏡像中包含這些實用工具的。
  • 它們可以包含使用工具和定制化代碼來安裝,但是不能出現在應用程序鏡像中。例如,創建鏡像沒必要 FROM 另一個鏡像,只需要在安裝過程中使用類似 sed、 awk、 python 或 dig 這樣的工具。
  • 應用程序鏡像可以分離出創建和部署的角色,而沒有必要聯合它們構建一個單獨的鏡像。
  • Init 容器使用 Linux Namespace,所以相對應用程序容器來說具有不同的文件系統視圖。因此,它們能夠具有訪問 Secret 的權限,而應用程序容器則不能。
  • 它們必須在應用程序容器啟動之前運行完成,而應用程序容器是並行運行的,所以 Init 容器能夠提供了一種簡單的阻塞或延遲應用容器的啟動的方法,直到滿足了一組先決條件。

3、下面是一些如何使用 Init 容器的思路:

  • 等待一個 Service 創建完成,通過類似如下 shell 命令:
      for i in {1..100}; do sleep 1; if dig myservice; then exit 0; fi; exit 1
    
  • 將 Pod 注冊到遠程服務器,通過在命令中調用 API,類似如下:
      curl -X POST http://$MANAGEMENT_SERVICE_HOST:$MANAGEMENT_SERVICE_PORT/register -d 'instance=$(<POD_NAME>)&ip=$(<POD_IP>)'
    
  • 在啟動應用容器之前等一段時間,使用類似 sleep 60 的命令。
  • 克隆 Git 倉庫到數據卷。
  • 將配置值放到配置文件中,運行模板工具為主應用容器動態地生成配置文件。例如,在配置文件中存放 POD_IP 值,並使用 Jinja 生成主應用配置文件。

4、 init容器使用示例,

       Kubernetes 1.6 版本后使用新語法,把 Init 容器的聲明移到 spec 中,只需要添加 initContainers 即可,下面列一個具有 2 個 Init 容器的簡單 Pod。 第一個等待 myservice 啟動,第二個等待 mydb 啟動。 一旦這兩個 Service 都啟動完成,Pod 將開始啟動。

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;']

下面的 yaml 文件展示了 mydb 和 myservice 兩個 Service:

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

這個 Pod 可以使用下面的命令進行啟動和調試

$ 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

一旦我們啟動了 mydb 和 myservice 這兩個 Service,我們能夠看到 Init 容器完成,並且 myapp-pod 被創建:

$ 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

        在 Pod 上使用 activeDeadlineSeconds,在容器上使用 livenessProbe,這樣能夠避免 Init 容器一直失敗, 這就為 Init 容器活躍設置了一個期限。在 Pod 中的每個 app 和 Init 容器的名稱必須唯一,與任何其它容器共享同一個名稱,會在驗證時拋出錯誤。

        在 Pod 啟動過程中,Init 容器會按順序在網絡和數據卷初始化之后啟動。 每個容器必須在下一個容器啟動之前成功退出。 如果由於運行時或失敗退出,導致容器啟動失敗,它會根據 Pod 的 restartPolicy 指定的策略進行重試,在所有的 Init 容器沒有成功之前,Pod 將不會變成 Ready 狀態,如果 Pod 重啟,所有 Init 容器必須重新執行。

        因為 Init 容器可能會被重啟、重試或者重新執行,所以 Init 容器的代碼應該是冪等的(即任意多次執行所產生的影響與一次執行的影響相同)。 特別地,被寫到 EmptyDirs 中文件的代碼,應該對輸出文件可能已經存在做好准備。

5、Pod 能夠重啟,會導致 Init 容器重新執行,重啟主要有如下幾個原因:

  • 用戶更新 PodSpec 導致 Init 容器鏡像發生改變。更改 Init 容器的 image 字段,等價於重啟該 Pod,應用容器鏡像的變更只會重啟應用容器。
  • Pod 基礎設施容器被重啟。這不多見,但某些具有 root 權限可訪問 Node 的人可能會這樣做。
  • 當 restartPolicy 設置為 Always,Pod 中所有容器會終止,強制重啟,由於垃圾收集導致 Init 容器完成的記錄丟失。

 


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