Pod 的生命周期 - Jimmy Song

本文深入讲解 Kubernetes 中 Pod 的生命周期管理，涵盖生命周期的各个阶段、健康检查探针、重启策略以及实际应用场景。

Pod 阶段（Phase）

Pod 的 status 字段包含一个 PodStatus 对象，其中的 phase 字段表示 Pod 在生命周期中的当前状态。

Pod 的阶段（phase）是对 Pod 在其生命周期中状态的高层次概括，并非容器或 Pod 状态的详细汇总。

阶段类型

Pod 的 phase 字段可能包含以下值：

阶段	描述
Pending（挂起）	Pod 已被 Kubernetes 接受，但一个或多个容器尚未创建完成。包括调度等待时间和镜像拉取时间
Running（运行中）	Pod 已绑定到节点，所有容器已创建，至少有一个容器正在运行、启动或重启
Succeeded（成功）	Pod 中所有容器已成功终止，且不会重启
Failed（失败）	Pod 中所有容器已终止，至少有一个容器因失败而终止（退出码非零或被系统终止）
Unknown（未知）	无法获取 Pod 状态，通常因与 Pod 所在节点通信失败导致

生命周期图示

下图展示了 Pod 生命周期中状态的变化流程：

Pod 状态（Status）

Pod 具有 PodStatus 对象，包含 PodCondition 数组。每个 PodCondition 包含：

type：条件类型，可能值包括：
- PodScheduled：Pod 是否已被调度
- Ready：Pod 是否准备好接收流量
- Initialized：所有初始化容器是否成功完成
- ContainersReady：Pod 中所有容器是否就绪
status：条件状态，值为 True、False 或 Unknown

容器探针（Probes）

探针是 kubelet 对容器执行的定期健康检查。kubelet 通过调用容器实现的处理程序来执行诊断。

探针类型

探针类型	描述	成功条件
ExecAction	执行指定命令	命令退出码为 0
TCPSocketAction	TCP 端口检查	端口可连接
HTTPGetAction	HTTP GET 请求	响应状态码 200-399

探测结果

每次探测返回以下结果之一：

Success（成功）：容器通过诊断
Failure（失败）：容器未通过诊断
Unknown（未知）：诊断失败，不采取行动

探针种类

存活探针（Liveness Probe）

用途：检测容器是否正在运行
失败处理：kubelet 杀死容器，容器根据重启策略处理
默认状态：如未配置，默认为 Success

就绪探针（Readiness Probe）

用途：检测容器是否准备好接收流量
失败处理：从所有匹配的 Service 端点中移除 Pod IP
默认状态：如未配置，默认为 Success

启动探针（Startup Probe）

自 Kubernetes 1.16 起支持，用于检测容器是否已启动：

用途：为慢启动容器提供更长的启动时间
优先级：启动探针成功前，其他探针被禁用
适用场景：遗留应用或启动时间较长的容器

探针使用指南

何时使用存活探针

容器进程无法自行检测并恢复健康状态
需要在探测失败时重启容器
配合 restartPolicy 为 Always 或 OnFailure 使用

何时使用就绪探针

需要控制流量路由到健康的 Pod
容器启动后需要加载数据或预热
临时不可用时希望停止接收流量

何时使用启动探针

容器启动时间超过 initialDelaySeconds + failureThreshold × periodSeconds
需要为慢启动容器提供更长的启动窗口

探针配置示例

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: probe-example
spec:
  containers:
  - name: app
    image: nginx:1.20
    ports:
    - containerPort: 80
    startupProbe:
      httpGet:
        path: /
        port: 80
      initialDelaySeconds: 10
      periodSeconds: 5
      failureThreshold: 12  # 60 秒启动窗口
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /health
        port: 80
      initialDelaySeconds: 15
      periodSeconds: 10
      timeoutSeconds: 5
      failureThreshold: 3
    readinessProbe:
      httpGet:
        path: /ready
        port: 80
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 5
      timeoutSeconds: 3
      successThreshold: 1
      failureThreshold: 3

就绪门控（Readiness Gates）

自 Kubernetes 1.14 起，支持扩展 Pod 就绪检测机制。

配置方式

在 PodSpec 中设置 readinessGates，指定额外的就绪条件：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: readiness-gate-example
spec:
  readinessGates:
    - conditionType: "example.com/load-balancer-ready"
  containers:
  - name: app
    image: nginx:1.20
status:
  conditions:
    - type: Ready
      status: "True"
      lastTransitionTime: "2023-01-01T00:00:00Z"
    - type: "example.com/load-balancer-ready"
      status: "True"
      lastTransitionTime: "2023-01-01T00:00:00Z"

就绪条件

Pod 被认为就绪需要满足：

所有容器状态为 Ready
所有 readinessGates 条件为 True

重启策略（Restart Policy）

PodSpec 的 restartPolicy 字段控制容器重启行为：

策略	描述	适用场景
Always	总是重启（默认值）	长期运行的服务
OnFailure	失败时重启	批处理任务
Never	从不重启	一次性任务

重启行为

重启延迟：指数退避算法（10s, 20s, 40s, 80s, 160s, 300s）
重置条件：容器成功运行 10 分钟后重置延迟
节点限制：容器只能在同一节点重启

Pod 生命周期管理

控制器类型

控制器	适用场景	重启策略要求
Deployment/ReplicaSet	无状态应用	Always
StatefulSet	有状态应用	Always
DaemonSet	节点级服务	Always
Job	批处理任务	OnFailure/Never
CronJob	定时任务	OnFailure/Never

生命周期事件

创建阶段
- API Server 验证并存储 Pod 规格
- 调度器选择合适节点
- kubelet 拉取镜像并创建容器
运行阶段
- 容器启动并运行
- 探针持续检查健康状态
- 根据检查结果更新 Pod 状态
终止阶段
- 发送 SIGTERM 信号
- 等待优雅终止期（默认 30 秒）
- 发送 SIGKILL 强制终止

实际应用场景

场景 1：Web 应用部署

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web-app
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: web-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web-app
    spec:
      containers:
      - name: web
        image: nginx:1.20
        ports:
        - containerPort: 80
        livenessProbe:
          httpGet:
            path: /health
            port: 80
          initialDelaySeconds: 30
          periodSeconds: 10
        readinessProbe:
          httpGet:
            path: /ready
            port: 80
          initialDelaySeconds: 5
          periodSeconds: 5
        resources:
          requests:
            memory: "64Mi"
            cpu: "250m"
          limits:
            memory: "128Mi"
            cpu: "500m"

场景 2：批处理任务

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: data-processing
spec:
  template:
    spec:
      restartPolicy: OnFailure
      containers:
      - name: processor
        image: data-processor:latest
        command: ["python", "process.py"]
        resources:
          requests:
            memory: "512Mi"
            cpu: "1"
          limits:
            memory: "1Gi"
            cpu: "2"

故障排查

常见问题

Pod 一直处于 Pending 状态
- 检查节点资源是否充足
- 验证镜像是否可拉取
- 确认 PVC 是否可用
容器频繁重启
- 检查探针配置是否合理
- 查看容器日志和事件
- 验证资源限制设置
Pod 无法接收流量
- 检查就绪探针状态
- 验证 Service 配置
- 确认网络策略设置

调试命令

# 查看 Pod 状态
kubectl get pods -o wide

# 查看 Pod 详细信息
kubectl describe pod <pod-name>

# 查看 Pod 日志
kubectl logs <pod-name> -c <container-name>

# 查看 Pod 事件
kubectl get events --field-selector involvedObject.name=<pod-name>

# 进入容器调试
kubectl exec -it <pod-name> -c <container-name> -- /bin/bash

最佳实践

合理配置探针
- 根据应用特性设置合适的超时和重试参数
- 避免探针过于频繁或过于宽松
优化启动时间
- 使用启动探针为慢启动应用提供缓冲
- 优化镜像大小和启动流程
资源管理
- 设置合理的资源请求和限制
- 监控资源使用情况
优雅终止
- 处理 SIGTERM 信号
- 设置合适的 terminationGracePeriodSeconds

参考资料

发布于: 2022/05/21 • 最后更新: 2025/07/12 • 编辑页面