Pause容器
一、Pause容器背景
像 Pod 这样一个东西,本身是一个逻辑概念。那在机器上,它究竟是怎么实现的呢?这就是我们要解释的一个问题。
既然说 Pod 要解决这个问题,核心就在于如何让一个 Pod 里的多个容器之间最高效的共享某些资源和数据。
++因为容器之间原本是被 Linux Namespace 和 cgroups 隔开的,所以现在实际要解决的是怎么去打破这个隔离,然后共享某些事情和某些信息。这就是 Pod 的设计要解决的核心问题所在。++
所以说具体的解法分为两个部分:网络和存储。
Pause容器就是为解决Pod中的网络问题而生的。
二、Pause容器实现
Pod 里的多个容器怎么去共享网络?下面是个例子:
比如说现在有一个 Pod,其中包含了一个容器 A 和一个容器 B,它们两个就要共享 Network Namespace。在 Kubernetes 里的解法是这样的:它会在每个 Pod 里,额外起一个 Infra container 小容器来共享整个 Pod 的 Network Namespace。
Infra container 是一个非常小的镜像,大概 700KB 左右,是一个C语言写的、永远处于“暂停”状态的容器。由于有了这样一个 Infra container 之后,其他所有容器都会通过 Join Namespace 的方式加入到 Infra container 的 Network Namespace 中。
所以说一个 Pod 里面的所有容器,它们看到的网络视图是完全一样的。即:它们看到的网络设备、IP地址、Mac地址等等,跟网络相关的信息,其实全是一份,这一份都来自于 Pod 第一次创建的这个 Infra container。这就是 Pod 解决网络共享的一个解法。
在 Pod 里面,一定有一个 IP 地址,是这个 Pod 的 Network Namespace 对应的地址,也是这个 Infra container 的 IP 地址。所以大家看到的都是一份,而其他所有网络资源,都是一个 Pod 一份,并且被 Pod 中的所有容器共享。这就是 Pod 的网络实现方式。
由于需要有一个相当于说中间的容器存在,所以整个 Pod 里面,必然是 Infra container 第一个启动。并且整个 Pod 的生命周期是等同于 Infra container 的生命周期的,与容器 A 和 B 是无关的。这也是为什么在 Kubernetes 里面,它是允许去单独更新 Pod 里的某一个镜像的,即:做这个操作,整个 Pod 不会重建,也不会重启,这是非常重要的一个设计。
kubernetes中的pause容器主要为每个业务容器提供以下功能:
- 在pod中担任Linux命名空间共享的基础;
- 启用pid命名空间,开启init进程。
三、测试验证
我们首先在节点上运行一个pause容器。
docker run -d --name pause -p 8880:80 jimmysong/pause-amd64:3.0
然后再运行一个nginx容器,nginx将为localhost:2368创建一个代理。
$ cat <<EOF >> nginx.conff
error_log stderr;
events { worker_connections 1024; }
http {
access_log /dev/stdout combined;
server {
listen 80 default_server;
server_name example.com www.example.com;
location / {
proxy_pass http://127.0.0.1:2368;
}
}
}
EOF
$ docker run -d --name nginx -v `pwd`/nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf --net=container:pause --ipc=container:pause --pid=container:pause nginx
然后再为ghost创建一个应用容器,这是一款博客软件。
$ docker run -d --name ghost --net=container:pause --ipc=container:pause --pid=container:pause ghost
现在访问http://localhost:8880/就可以看到ghost博客的界面了。
3.1、解析
pause容器将内部的80端口映射到宿主机的8880端口,pause容器在宿主机上设置好了网络namespace后,nginx容器加入到该网络namespace中,我们看到nginx容器启动的时候指定了--net=container:pause,ghost容器同样加入到了该网络namespace中,这样三个容器就共享了网络,互相之间就可以使用localhost直接通信,--ipc=contianer:pause --pid=container:pause就是三个容器处于同一个namespace中,init进程为pause,这时我们进入到ghost容器中查看进程情况。
# ps aux
USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND
root 1 0.0 0.0 1024 4 ? Ss 13:49 0:00 /pause
root 5 0.0 0.1 32432 5736 ? Ss 13:51 0:00 nginx: master p
systemd+ 9 0.0 0.0 32980 3304 ? S 13:51 0:00 nginx: worker p
node 10 0.3 2.0 1254200 83788 ? Ssl 13:53 0:03 node current/in
root 79 0.1 0.0 4336 812 pts/0 Ss 14:09 0:00 sh
root 87 0.0 0.0 17500 2080 pts/0 R+ 14:10 0:00 ps aux
在ghost容器中同时可以看到pause和nginx容器的进程,并且pause容器的PID是1。而在kubernetes中容器的PID=1的进程即为容器本身的业务进程。
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