多容器POD及Kubernetes容器通信

容器通常是为了解决一个单一的、特定的问题；如微服务，但在现实世界中，通常需要多个容器，来实现一个完整的解决方案。在这篇文章中，我们将谈论结合多个容器集成进单一的Kubernetes节点，即容器互联通信。

什么是Kubernetes节点?

首先让我们解释一下容器节点是什么。容器节点即POD，它是可以由Kubernetes部署和管理的最小单位。换句话说，如果你需要运行在Kubernetes的一个容器，你需要创建一个POD。同时，一个POD可以容纳多个容器，通常是因为这些容器是相对紧密耦合的。如何紧密耦合？好吧，这样想：POD中的容器代表了原来在同一物理服务器上运行的进程。
这是有道理的。因为在许多方面，一个POD就像一台服务器。例如，每个容器可以访问在POD其他容器，就像访问本地主机上的不同端口。

Kubernetes为什么将POD作为最小的可部署单元，而不是一个单一的容器？

虽然直接部署单个容器似乎比较简单，但是有充分的理由需要添加一个由POD表示的抽象层。容器是一个实体，它指一个特定的事物。这个具体的事物可能Docker容器，但它也可能是一个rkt的容器，或由virtlet管理的虚拟机。每一种都有不同的要求。

更重要的是，Kubernetes需要更多的信息来管理一个容器，如重新启动策略，它定义了当容器终止时，或活性的探针时，进行哪些动作；从应用程序的角度，它定义了检测动作，判断容器进程是否还活着，如Web服务器响应HTTP请求。

区别于在现有的“实体”上超载附加属性，Kubernetes决定使用一个新的实体，POD。POD可以被认为是逻辑容器，包含一个或多个容器（包装），作为一个单一的实体被管理。

Kubernetes为什么让一个POD里放置多个容器？

POD中的容器运行在“逻辑主机”上；它们使用相同的网络namespace（换句话说，相同的IP地址和端口空间），以及相同的IPC名称空间。它们还可以使用共享卷。这些属性使得这些容器能够有效地通信，确保数据本地化。此外，POD使您可以以一个单元的模式管理几个紧密耦合的应用程序容器。

如果应用程序需要在同一主机上运行多个容器，为什么不将单个容器与所需的所有内容组合起来呢？首先，这样做很可能违反“一个容器一个进程”的原则。这很重要，因为同一个容器中有多个过程，系统将很难排错。因为来自不同过程的日志将被混合在一起，很难管理进程的生命周期，例如当父进程死亡后处理“僵尸”的过程。其次，一个应用程序使用多个容器将使系统更简单、更透明，并能使软件依赖关系解耦。同时，更精细颗粒的容器可以在团队之间重复使用。

多容器POD的用例

多容器POD的主要用途是支持主要应用程序的共定位、共管辅助进程。在POD中使用辅助进程，有一些通用的模式：

●跨斗容器“帮助”主容器。示例包括日志或数据更改监视程序、监视适配器等。例如，日志监视程序可以由一个团队创建一次，并在不同的应用程序中重用。另一个例子，一个跨斗容器是一个文件或数据装载器，为主容器生成数据。

●代理、网桥和适配器将主容器与外部世界连接起来。例如，Apache HTTP服务器或Nginx可以提供静态文件。它还可以充当主容器中Web应用程序的反向代理，以记录和限制HTTP请求。另一个例子是辅助容器，它将请求从主容器路由到外部网络。这使得主容器可以连接到本地主机访问，例如，外部数据库，但不需任何的服务发现。

虽然你可以在单个POD中托管多层应用程序（如WordPress），但推荐的方法是为每个层使用单独的POD，原因很简单，你可以独立地扩展每层，并将它们分布在集群节点上。

Pod中容器间的通信

在一个POD中有多个容器，使它们相对简单地进行通信。他们可以用几种不同的方法做这件事。

在Kubernetes Pod中共享卷

在Kubernetes，你可以使用一个共享的Kubernetes卷作为一种简单而有效的方式，在一个POD内容器间进行数据共享。在大多数情况下，在主机上使用与容器内所有容器共享的目录，是足够的。

Kubernetes卷数据支持容器重启，但这些卷与POD寿命一样。这意味着卷容量（所拥有的数据）和POD存在时间一样。如果那个POD被删除，即使同类更换创建，共享卷被销毁和创建。

一个使用共享卷的标准多容器POD的用例是，在一个容器写日志和其他文件到共享目录中，其他容器从这个共享目录中可以读取数据。例如，我们可以创建一个POD：

在这个例子中，我们定义了一个名为HTML的卷。它的类型是emptyDir，这意味着当一个POD被分配到一个节点时，卷先被创建，并只要Pod在节点上运行时，这个卷仍存在。正如名字所说，它最初是空的。第一容器运行nginx的服务器并将共享卷挂载到目录/ usr /share/ Nginx /HTML。第二容器使用Debian的镜像，并将共享卷挂载到目录/HTML。每一秒，第二容器添加当前日期和时间到index.html文件中，它位于共享卷。当用户发出一个HTTP请求到POD，nginx的服务器读取该文件并将其传递给响应请求的用户。

你可以检查一下，POD可以通过暴露nginx端口并使用您的浏览器访问它，或通过直接检查容器中的共享目录：

进程间通信（IPC）

一个POD里的容器共享相同的IPC命名空间，这意味着他们也可以互相使用标准进程间通信，如SystemV信号系统或POSIX共享内存。

在下面的示例中，我们定义了一个带有两个容器的POD。我们使用相同的容器镜像。第一个容器，生产者，创建一个标准的Linux消息队列，写一些随机消息，然后写一个特殊的退出消息。第二个容器，消费者，打开相同的消息队列以便读取和读取消息，直到接收到退出消息。我们还将重启策略设置为“从不”，所以只有在两个容器都终止后POD停止。

为了验证这一点，使用kubectl 创建POD，并观察POD状态：

现在您可以检查每个容器的日志，并验证第二个容器接收了来自第一个容器的所有消息，包括退出消息：

不过，这个POD有一个主要问题，它与容器的启动有关。

容器依赖项和启动顺序

目前，POD中的所有容器都是并行启动的，没有办法定义一个容器必须在其他容器之后启动。例如，在IPC示例中，第二个容器可能在第一个容器启动之前已经结束，并创建了消息队列。在这种情况下，第二个容器将失败，因为它期望消息队列已经存在。

一些方案提供某种程度的对容器启动控制，如Kubernetes初始化容器，开始第一次（依次），正在开发中，但在云的原生环境，最好准备好直接控制之外的失败的应对计划。例如，解决此问题的一种方法是更改应用程序以等待创建消息队列。

容器间网络通信

一个POD里的容器都可以通过“localhost”访问；他们使用相同的网络名称空间。另外，对于容器，可观察的主机名是POD的名称。因为容器共享相同的IP地址和端口空间，所以您应该在容器中使用不同的端口来进行连接。换句话说，POD中的应用程序必须协调端口的使用。

在下面的例子中，我们将创建一个多容器的POD，nginx运行在POD一个容器中作为反向代理，为另一个运行一个简单的Web应用程序中的第二容器提供支持。

步骤1、用nginx的配置文件创建一个configmap。通过HTTP端口80输入的请求将被转发到本地端口5000去：

步骤2、创建一个多容器POD，其上运行2个容器，分别运行简单的Web应用程序和Nginx。注意，POD，我们只定义了Nginx的端口80。端口5000不能被POD外部访问。

步骤3、使用nodeport服务来暴露POD：

步骤4、标识并转发给POD节点上的端口：

现在，您可以使用浏览器（或curl）导航到节点的端口，通过反向代理访问Web应用程序，如：

http://myhost:31418

这个请求将被转发到webapp容器的5000端口。

在一个POD中暴露多个容器

虽然这个示例展示了如何使用单个容器访问POD中的其他容器，但在一个POD中的几个容器在POD不同的端口上侦听是很常见的——所有这些端口都需要公开。要做到这一点，你可以创建一个多端口暴露的服务，或者你可以为每一个想暴露的端口创建一个单一的服务。