k8s基础知识问答 二
本文摘要： Kubernetes核心概念解析，涵盖Pod生命周期与管理机制。重点包括：1)Pod根容器pause的基础作用；2)Pod生命周期状态（Pending/Running/Succeeded/Failed）；3)特殊容器类型（Init容器与Sidecar容器的区别）；4)控制器类型及功能（Deployment、ReplicaSet、DaemonSet、StatefulSet等）；5)服务发
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15. 什么是 Pod 的根容器？
答：每个 Pod 都有一个特殊的被称为“根容器”的 pause 容器，pause 容器有时候也称为 infra 容器，
被当作 Pod 中所有容器的“父容器”，pause 在 Pod 中作为共享 Linux Namespace 的基础，同时
提供 PID Namespace 共享，为每个 Pod 提供 1 号进程，并收集 Pod 内的僵停进程。
16. 解释 Pod 的生命周期。
答：Pod 遵循预定义的生命周期，起始于 Pending 阶段， 如果至少其中有一个主要容器正常启动，则
进入 Running，之后取决于 Pod 中是否有容器以失败状态结束而进入 Succeeded 或者 Failed。
- Pending（挂起）：Pod 已被 K8s 系统接受，但有一个或者多个容器镜像尚未创建。等待时间包
括调度 Pod 的时间和通过网络下载镜像的时间。
- Running（运行中）：该 Pod 已经绑定到了一个节点上，Pod 中所有的容器都已被创建，至少有
一个容器正在运行，或者正处于启动或重启状态。
- Succeeded（成功）：Pod 中的所有容器都被成功终止，并且不会再重启。
- Failed（失败）：Pod 中的所有容器都已终止了，并且至少有一个容器是因为失败终止，即容器
以非 0 状态退出或者被系统终止。
- 未知（Unknown）：因为某些原因无法取得 Pod 的状态，通常是因为与 Pod 所在主机通信失败。
17. Init 类型容器有什么特点，主要用途？
答：Init 容器是一种特殊容器，在 Pod 内的应用容器启动之前运行，Init 容器需要在 Pod 规约中添加
initContainers 字段来声明。Init 容器可以包括一些应用镜像中不存在的实用工具和安装脚本。
18. Sidecar 类型容器和 Init 容器的区别在哪？
答：Sidecar 容器用来提供辅助功能以增强主容器应用，最经典的是日志跟踪，它与主容器并行运行。
Init 容器是在主容器启动前提前执行一些准备工作，运行完就处于 pause 状态。
19. 什么是静态 Pod？
答：静态 Pod 在指定各自节点上由 kubelet 守护进程直接管理的 Pod，它不需要监管，但通过一个镜
像 Pod，api-server 任然可以监控静态 Pod 的运行状态。静态 Pod 的名称连字符开头的节点主机
名作为后缀。静态 Pod 的创建和销毁方法和由 api-server 创建的 Pod 完全不同。
20. 说明 K8s 控制器的作用？
答：在 K8s 中，控制器就像 K8s 的大脑，控制器通过监控集群的公共状态来确保集群的当前状态与期望
状态保持一致，该期望值就是资源对象的 spec 字段。每个控制器只负责管理某种类型的特定资源。
21. 什么是 ReplicaSet，说明它的主要用途。
答：ReplicaSet 简称 RS，它控制 pod 的副本数始终与预设的值相等，RS 会持续监视这些 Pod 的运行 状态，并在 Pod 发生故障时重启 Pod。K8s 官方建议使用 Deployments 代替 RS 来控制 Pod 副本
的量，因为 Deployments 支持记录了历史变更的声明式更新，方便进行 RS 的升级和回退等。
22. Deployment 控制器是如何工作的，举例说明其常见用途。
答：一个 Deployment 能够为 Pod 和 ReplicaSet 提供声明式的更新能力。管理员描述 Deployment
中的目标状态，Deployment 控制器会以可控的进度更改 RS 的实际状态使其变为期望状态。
Deployments 的典型用例有：
- 创建 Deployment 以将 ReplicaSet 上线。
- 通过更新 Deployment 的 PodTemplateSpec，声明 Pod 的新状态 。
- 回滚到较早的 Deployment 版本。
- 扩大 Deployment 规模以承担更多负载。
23. 解释 DaemonSet，列举其使用场景。
答：DaemonSet 能确保集群全部（或者某些）节点上都运行一个 Pod 的副本。当有节点加入时，会为其
新增一个 Pod。当有节点从集群移除时，这些 Pod 也会被回收。删除 DaemonSet 将会删除它创建
的所有 Pod。
DaemonSet 的一些典型用法：
- 在每个节点上运行集群守护进程。
- 在每个节点上运行日志收集守护进程。
- 在每个节点上运行监控守护进程。
24. 什么是 StatefulSet，其主要作用是什么？
答：StatefulSet 是用来管理有状态应用工作负载的 API 对象。和 Deployment 类似，StatefulSet
可管理基于相同容器规约的一组 Pod。但和 Deployment 不同的是，StatefulSet 为它们的每个
Pod 维护了一个有粘性的 ID，也就是这些 Pod 是基于相同的规约来创建的，但是不能相互替换：无
论怎么调度，每个 Pod 都有一个永久不变的 ID。
例如，如果希望使用存储卷为工作负载提供持久存储，就可以引入 StatefulSet 作为解决方案。
在这种环境中，StatefulSet 中的单个 Pod 一旦出现故障，则启动新 Pod 替换失败 Pod 时，持久
的 Pod 标识符就使得新 Pod 与持久卷的的匹配变得更加容易。
25. 说明 Job 与 CronJob 的功能。
答：Job 负责批量处理短暂的一次性任务，仅执行一次，并保证处理的一个或者多个 Pod 成功结束。
CronJob 负责定时任务，在指定的时间周期运行指定的任务，比如备份、生成报表等。
26. Kubernetes 如何在集群的 Pod 之间提供网络服务？
答：K8s 使用 Service 让一组 Pod 可在网络上被访问并让客户端就能与之交互。
Service API 是 K8s 的组成部分，它是将运行在一个或一组 Pod 上的网络应用程序公开为网络
服务的方法。每个 Service 对象定义端点的一个逻辑集合（通常这些端点就是 Pod）以及如何访问
到这些 Pod 的策略。
27. 解释 iptables 和 IPVS 代理模式 Service 的区别。
答：iptables 代理模式的 Service：
- kube-proxy 会监视 K8s 控制节点对 Service 对象和 Endpoints 对象的添加和移除。对每个
Service，它会配置 iptables 规则，从而捕获到达该 Service 的 clusterIP 和端口的请求，
进而将请求重定向到 Service 的一组后端中的某个 Pod 上面。对于每个 Endpoints 对象，它也
会配置 iptables 规则，这个规则会选择一个后端组合。默认的策略是，kube-proxy 在
iptables 模式下随机选择一个后端。
使用 iptables 处理流量具有较低的系统开销，因为流量由 Linux netfilter 处理，而无需在
用户空间和内核空间之间切换。
IPVS 代理模式的 Service：
- 在 IPVS (IP Virtual Server)模式下，kube-proxy 监视 K8s 服务和端点，并调用 netlink
接口创建相应的 IPVS 规则，并定期将 IPVS 规则与 K8s 服务和端点同步。该控制循环可确保
IPVS 状态与所需状态匹配。访问服务时，IPVS 将流量定向到其中之一的后端 Pod。
IPVS 代理模式基于类似于 iptables 模式的 netfilter 挂钩函数，但是使用哈希表作为基础
数据结构，并且在内核空间中工作，这意味着，与 iptables 模式下的 kube-proxy 相比，IPVS
模式下的 kube-proxy 重定向通信的延迟要短，并且在同步代理规则时具有更好的性能。与其他
代理模式相比，IPVS 模式还支持更高的网络流量吞吐量。
28. 举例说明 ClusterIP 类型 Service 的用法。
答：ClusterIP 类型服务发现通过集群的内部 IP 暴露服务，选择该值时服务只能够在集群内部访问。
这也是默认的 ServiceType。
比如，创建服务，对外提供 8000 端口，并把流量引流到具有 app:nginx 的后端 80 端口上。这个
场景下，在主机 shell 下是不能直接使用 Pod 的 IP 访问 nginx，需要在 Pod IP(ClusterIP)
后添加 8000 端口。[P45]
29. 举例说明 NodePort 类型 Service 的用法。
答：NodePort 类型服务发现是通过每个节点上的 IP 和静态端口（NodePort）暴露服务。NodePort
服务会路由到自动创建的 ClusterIP 服务，通过请求<节点 IP>:<节点端口>，就可以从集群的外
部访问一个 NodePort 服务。
比如，NodePort 会在节点的特定端口上开通服务，指定的端口为 31788：这个场景下，在主机的
IP 后添加 31788 端口就可以访问到 Pod。[P45]
30. 举例说明 Headless 类型 Service 的用法。
答：在 Headless 类型的 Service 中，Pod 创建时不会直接返回 Pod 的 Service IP，也就是不提供
Pod 的 ClusterIP，而是直接返回众多 Pod 的 IP。这种场景下，需要进入 Pod 内部用集群内的
DNS 进行访问测试。[P46]
31. 详细说明 Ingress 的实现原理和它所实现的功能。
答：Ingress 是对集群中服务的外部访问进行管理的 API 对象，典型的访问方式是 HTTP。
Ingress 公开了从集群外部到集群内服务的 HTTP 和 HTTPS 路由，流量路由由 Ingress 资源上定
义的规则控制。为了让 Ingress 资源工作，集群必须有一个正在运行的 Ingress 控制器。
Ingress 可以提供负载均衡、SSL 终结和基于名称的虚拟托管。
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