Kubernetes控制平面组件：Kubelet 之 Static 静态 Pod

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本文是 kubernetes 控制面组件 kubelet 系列文章，本篇主要讲解 静态static pod 相关内容，包括static pod概念、特性、只受kubelet管理的实现原理、与普通pod的对比、典型应用场景、注意事项等，最后还演示了如何创建一个static pod

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1.静态 Pod 是什么？

• 静态 Pod 是由 kubelet 直接管理 的 Pod，其定义文件存放在节点本地的特定目录中（如 /etc/kubernetes/manifests）。
• kubelet 监控该目录，并根据其中的 YAML 文件自动创建、更新或删除 Pod。
• 静态 Pod 不经过 Kubernetes API Server 调度，而是由 kubelet 自主管理，通常用于部署集群核心组件（如 kube-apiserver、kube-scheduler 等）。

2.静态 Pod 的核心特性

2.1.独立于控制平面

• 不依赖 API Server：即使 Kubernetes 控制平面（如 API Server）未运行，kubelet 仍能通过静态 Pod 启动关键组件。
• 本地配置管理：Pod 的定义文件直接存储在节点上，修改后由 kubelet 自动同步。

2.2.镜像 Pod（Mirror Pod）

• API Server 可见性：kubelet 会为每个静态 Pod 在 API Server 中创建一个对应的 镜像 Pod，但其状态是只读的。
• static pod为什么只受kubelet的管理？
  • kubelet会为每一个static pod，添加如下标识，使其成为一个镜像 mirror Pod
  • 镜像pod可以让apiserver只读到pod的状态，但是当apiserver尝试更新 mirror pod时，会被kubelet立刻改回去

  metadata:
    annotations:
      kubernetes.io/config.source: file  # 标识来源为本地文件
      kubernetes.io/config.hash: <hash>  # 文件内容哈希值
      kubernetes.io/config.mirror: <hash> # 标识为镜像 Pod
  

2.3.高可用性

• 自举能力：在集群初始化阶段，静态 Pod 用于启动控制平面组件（如 API Server），从而完成集群自举。
• 故障恢复：若 kubelet 重启，会重新加载静态 Pod 配置并恢复容器。

3.静态 Pod 的配置与管理

3.1.配置目录

• 默认目录：/etc/kubernetes/manifests（可通过 kubelet 参数 --pod-manifest-path 修改）。

  # kubelet -h | grep pod-manifest-path
    --pod-manifest-path string                                 
    Path to the directory containing static pod files to run, or the path to a single static pod file. Files starting with dots will be ignored. (DEPRECATED: This parameter should be set via the config file specified by the Kubelet's --config flag. See https://kubernetes.io/docs/tasks/administer-cluster/kubelet-config-file/ for more information.)
  

• 文件格式：标准的 Pod YAML 文件（无需包含 apiVersion 或 kind，但 kubelet 会自动处理）。

3.2.操作流程

1. 创建静态 Pod：

   # 将 Pod 定义文件放入配置目录
   sudo cp my-static-pod.yaml /etc/kubernetes/manifests/
   

2. kubelet 自动检测：
   • kubelet 监控目录变动，创建 Pod 并生成镜像 Pod。
3. 查看运行状态：

   # 查看本地运行的 Pod（需在节点上执行）
   crictl pods
   
   # 查看 API Server 中的镜像 Pod
   kubectl get pods -n <namespace>
   

3.3.更新与删除

• 更新：直接修改配置文件 → kubelet 自动重启 Pod。
• 删除：从配置目录中删除文件 → kubelet 终止 Pod 并删除镜像 Pod。

4.静态 Pod vs. 普通 Pod

5.静态 Pod 的典型应用场景

5.1.自举 Kubernetes 控制平面

• 场景：在集群初始化时，kubelet 通过静态 Pod 启动 kube-apiserver、kube-controller-manager、kube-scheduler 等组件。
• 优势：无需依赖已运行的 API Server，实现“鸡生蛋，蛋生鸡”的引导过程。

5.2.运行节点级关键服务

• 场景：部署日志收集器（如 Fluentd）、监控代理（如 Node Exporter）等需在每台节点运行的组件。
• 优势：避免依赖集群调度器，确保服务始终运行。

5.3.隔离关键组件

• 场景：在控制平面节点上，通过静态 Pod 运行 etcd，避免因 API Server 故障导致 etcd 不可用。
• 优势：组件独立于 Kubernetes 控制平面，提升稳定性。

6.注意事项与常见问题

6.1.配置文件权限

• 目录权限：确保 kubelet 有权限读取配置目录（通常为 root:root，权限 644）。
• 文件格式：YAML 文件必须语法正确，否则 kubelet 会忽略或报错。

6.2.镜像 Pod 的管理

• 禁止直接操作：
  不要通过 kubectl delete 或 kubectl edit 操作镜像 Pod，kubelet 会立即重建它们。
• 状态同步延迟：
  若镜像 Pod 状态与实际 Pod 不一致，检查 kubelet 日志：

  journalctl -u kubelet | grep "SyncLoop"
  

6.3.与 DaemonSet 的区别

• DaemonSet：由 API Server 管理，确保每个节点运行一个 Pod 副本。
• 静态 Pod：由 kubelet 直接管理，无需 API Server 参与，适合更底层的组件。

6.4.常见错误

• Pod 无法启动：
  • 检查 YAML 文件语法（如缩进错误）。
  • 查看容器日志：crictl logs <container-id>。
• 镜像 Pod 未生成：
  • 确认 kubelet 的 --pod-manifest-path 参数配置正确。
  • 检查 kubelet 是否正常运行：systemctl status kubelet。

7.示例：创建一个静态 Pod

7.1.定义文件 nginx-static-pod.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: static-nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:latest
    ports:
    - containerPort: 80

7.2.部署到配置目录

sudo cp nginx-static-pod.yaml /etc/kubernetes/manifests/

7.3.验证运行状态

# 在节点上查看运行的 Pod
crictl pods

# 在集群中查看镜像 Pod（名称格式为 static-nginx-<node-name>）
kubectl get pods --all-namespaces | grep static-nginx

8.总结

• 静态 Pod 是 kubelet 直接管理的特殊 Pod，适用于运行集群核心组件或节点级服务。
• 其通过本地配置文件实现独立于 API Server 的管理，结合镜像 Pod 机制在集群中可见。合理使用静态 Pod 可提升关键组件的可靠性和集群自举能力。