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Pod 生命周期管理是 Kubernetes 自动化运维和高可用保障的核心，合理配置探针和重启策略可显著提升应用的健壮性和弹性。

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

下表总结了 Pod phase 字段的所有可能取值及其含义：

Pod 阶段类型说明

阶段 描述
Pending 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 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 Pod 中所有容器已成功终止，且不会重启
Failed 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 无法获取 Pod 状态，通常因与 Pod 所在节点通信失败导致

下图展示了 Pod 生命周期中状态的变化流程：

```mermaid “Pod 生命周期状态变化流程” stateDiagram-v2 [] –> Pending : 被 Kube 接收 Pending –> Running : 至少有一个容器正在运行 Running –> Succeed : 所有容器以 0 退出码终止 Running –> Failed : 至少有一个容器以非零退出码终止 Failed –> Running : 重启后容器再次运行 Succeed –> []


![Pod 生命周期状态变化流程](/pod/pod-lifecycle/e3452d9dcb65811ce4d215330d99f6b7.svg)
{width=1920 height=2289}

## 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（Probe）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

下表总结了三种常见探针类型及其判定标准：

## 容器探针类型与判定标准

| 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 |

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）

- 检测容器是否正在运行
- 失败时 kubelet 杀死容器，按重启策略处理
- 未配置时默认为 `Success`

#### 就绪探针（Readiness Probe）

- 检测容器是否准备好接收流量
- 失败时从 Service 端点中移除 Pod IP
- 未配置时默认为 `Success`

#### 启动探针（Startup Probe）

自 Kubernetes 1.16 起支持，用于慢启动容器：

- 检测容器是否已启动
- 启动探针成功前，其他探针被禁用
- 适用于启动时间较长的应用

### 探针使用指南

- **存活探针**：适用于进程无法自愈或需自动重启的场景
- **就绪探针**：用于控制流量路由，适合需预热或加载数据的应用
- **启动探针**：为慢启动容器提供更长启动窗口

### 探针配置示例

以下 YAML 展示了三种探针的典型配置：

```yaml
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，Pod 支持扩展就绪检测机制。可在 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"

Pod 被认为就绪需满足：

  1. 所有容器状态为 Ready
  2. 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。下表总结了三种重启策略及其适用场景：

Pod 重启策略与适用场景

策略 描述 适用场景
Always 总是重启（默认） 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

Pod 生命周期管理

Kubernetes 通过控制器实现 Pod 生命周期的自动化管理。下表总结了常见控制器类型及其重启策略要求：

Pod 控制器类型与重启策略要求

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

Pod 生命周期主要包括以下阶段：

  1. 创建阶段
  2. 运行阶段
  3. 终止阶段

实际应用场景

Pod 生命周期管理和重启策略的选择需结合实际业务需求。以下为典型场景示例：

场景 1：Web 应用部署

适用于 Deployment 控制器，长期运行服务，重启策略为 Always：

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

适用于 Job 控制器，一次性或有限次数运行的任务，重启策略为 OnFailure：

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

在 Pod 生命周期管理中，常见问题及排查建议如下：

常用调试命令如下：

# 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

总结

Pod 生命周期管理是 Kubernetes 自动化运维和高可用的基础。通过合理配置探针、重启策略和生命周期事件，能够有效提升应用的健壮性和弹性。建议结合实际业务场景，灵活运用生命周期管理机制，保障集群稳定运行。

参考文献


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