Pause 容器
Pause 容器（Infra 容器）是 Kubernetes Pod 架构的核心机制，负责实现容器间命名空间共享和 Pod 生命周期管理，是多容器协作的基础。
Pause 容器配置
Pause 容器的镜像配置在 kubelet 参数中，以下为常见配置方式：
# Kubernetes 默认配置
--pod-infra-container-image=registry.k8s.io/pause:3.9
# 早期版本配置（已过时）
--pod-infra-container-image=gcr.io/google_containers/pause-amd64:3.0
注意：自 Kubernetes 1.25 起，Pause 容器镜像默认为
registry.k8s.io/pause:3.9，支持多架构。
Pause 容器可自定义，官方源代码见 Kubernetes GitHub 仓库 ，采用 C 语言实现。
容器特点
Pause 容器具备以下显著特性：
- 轻量级：镜像极小，约 300-700KB
- 持久运行：始终处于 Pause（暂停）状态
- 多架构支持：兼容 AMD64、ARM64 等主流架构
- 资源消耗极低：几乎不占用 CPU 和内存
设计背景
Pod 是 Kubernetes 的基本调度单元，本质为逻辑概念。为实现 Pod 内多容器高效共享资源，需打破 Linux Namespace 和 cgroups 的隔离。Kubernetes 通过 Pause 容器实现网络和存储共享，具体包括：
- 网络共享：通过 Network Namespace
- 存储共享：通过 Volume 挂载
实现原理
Pause 容器的核心作用是为 Pod 内所有业务容器提供统一的命名空间基础。下图展示了 Pause 容器实现网络共享的流程：
网络共享机制
Pod 内容器的网络共享按如下步骤实现：
- 创建 Pause 容器，持有 Network Namespace
- 业务容器通过
--net=container:pause加入同一 Network Namespace - 所有容器共享 IP、端口、路由表等网络资源
关键特性
- 统一网络视图：Pod 内所有容器共享网络设备、IP、MAC 地址
- 生命周期管理：Pod 生命周期等同于 Pause 容器生命周期
- 独立更新：可单独更新业务容器，无需重建整个 Pod
实际作用
Pause 容器在 Pod 中承担以下职责：
- 命名空间共享基础：Network、IPC、PID Namespace 共享
- Init 进程角色：作为 Pod 内 PID 1，负责回收僵尸进程和信号处理
查看运行状态
可通过以下命令在节点上查看 Pause 容器运行情况：
crictl ps | grep pause
示例输出：
9cec6c0ef583 registry.k8s.io/pause:3.9 3 hours ago Running k8s_POD_nginx-deployment-...
5a5ef33b0d58 registry.k8s.io/pause:3.9 3 hours ago Running k8s_POD_redis-cluster-...
实战演示
下图展示了 Pause 容器在 Pod 内部的资源共享机制：
步骤一：启动 Pause 容器
手动启动 Pause 容器作为命名空间基础：
docker run -d --name pause -p 8880:80 --ipc=shareable registry.k8s.io/pause:3.9
步骤二：启动 Nginx 容器并共享命名空间
通过 --net=container:pause 等参数将 Nginx 容器加入 Pause 容器命名空间：
cat <<EOF > nginx.conf
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
步骤三：启动 Ghost 应用容器
将 Ghost 容器加入 Pause 容器命名空间，实现多容器协作：
docker run -d --name ghost \
--net=container:pause \
--ipc=container:pause \
--pid=container:pause \
ghost
访问 http://localhost:8880/ 即可看到 Ghost 博客界面。
验证共享效果
进入 Ghost 容器查看进程：
docker exec -it ghost ps aux
示例输出：
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 process
systemd+ 9 0.0 0.0 32980 3304 ? S 13:51 0:00 nginx: worker process
node 10 0.3 2.0 1254200 83788 ? Ssl 13:53 0:03 node current/index.js
可见：
- Pause 容器进程 PID 为 1（Init 进程）
- 所有容器进程在同一 PID 命名空间
- 容器间可通过
localhost通信
版本演进
| Kubernetes 版本 | Pause 容器版本 | 主要变化 |
|---|---|---|
| 1.20 及以前 | pause:3.2 | 基础功能 |
| 1.21-1.24 | pause:3.5 | 多架构支持 |
| 1.25+ | pause:3.9 | 镜像仓库迁移到 registry.k8s.io |
最佳实践
Pause 容器相关建议如下：
- 镜像选择：使用与集群版本匹配的 Pause 容器镜像
- 网络配置：确保 Pause 容器镜像在所有节点可用
- 监控观察：通过 Pause 容器状态判断 Pod 健康
- 故障排查：Pause 容器异常通常意味着整个 Pod 存在问题
总结
Pause 容器是 Kubernetes Pod 内部资源共享和生命周期管理的基础。通过 Pause 容器实现命名空间统一，保障多容器高效协作和稳定运行。建议在实际运维中关注 Pause 容器状态，提升故障排查和集群可靠性。
参考文献
- The Almighty Pause Container - ianlewis.org
- Kubernetes Pause Container Source Code - github.com
- Kubernetes Container Runtime Interface - kubernetes.io