Kubernetes的初始化容器initContainers

initContainers是一种专用的容器，在应用程序容器启动之前运行，可以包括一些应用程序镜像中不存在的实用工具和安装脚本，可以完成应用的必要数据初始化等工作。总的来说就是在正式的容器启动之前做一些准备工作的。

例如一个应用容器挂载的volume目录需要一些必不可少的初始化文件，不加init容器的时候直接挂载volume应用容器的那个目录是空的（因为docker挂载一个volume时，会用volume的内容覆盖容器内挂载目录的内容），这就需要让init容器也跟应用容器挂载同一个volume目录，将初始化文件放进去，然后在启动应用容器就能正常看到那些初始化文件了，我也正是遇到了这样的问题，才来研究和学习init容器的。

1、一个pod可以运行多个容器，同样的一个pod也可能有一个或多个先于应用容器启动的 Init 容器，每个容器启动失败后都会根据你配置的重启策略进行重启，直到运行成功。Init 容器与普通的基本一样，主要区别如下

• Init 容器总是运行到成功运行完为止。
• 前面的 Init 容器必须已经运行完成，才会开始运行下一个init容器，而应用程序容器时并行运行的。

2、因为 Init 容器具有与应用程序容器分离的单独镜像，所以使用他们可以具有如下优势：

• 它们可以包含并运行实用工具，但是出于安全考虑，是不建议在应用程序容器镜像中包含这些实用工具的。
• 它们可以包含使用工具和定制化代码来安装，但是不能出现在应用程序镜像中。例如，创建镜像没必要 FROM 另一个镜像，只需要在安装过程中使用类似 sed、 awk、 python 或 dig 这样的工具。
• 应用程序镜像可以分离出创建和部署的角色，而没有必要联合它们构建一个单独的镜像。
• Init 容器使用 Linux Namespace，所以相对应用程序容器来说具有不同的文件系统视图。因此，它们能够具有访问 Secret 的权限，而应用程序容器则不能。
• 它们必须在应用程序容器启动之前运行完成，而应用程序容器是并行运行的，所以 Init 容器能够提供了一种简单的阻塞或延迟应用容器的启动的方法，直到满足了一组先决条件。

3、下面是一些如何使用 Init 容器的思路：

• 等待一个 Service 创建完成，通过类似如下 shell 命令：

    for i in {1..100}; do sleep 1; if dig myservice; then exit 0; fi; exit 1
  

• 将 Pod 注册到远程服务器，通过在命令中调用 API，类似如下：

    curl -X POST http://$MANAGEMENT_SERVICE_HOST:$MANAGEMENT_SERVICE_PORT/register -d 'instance=$(<POD_NAME>)&ip=$(<POD_IP>)'
  

• 在启动应用容器之前等一段时间，使用类似 sleep 60 的命令。
• 克隆 Git 仓库到数据卷。
• 将配置值放到配置文件中，运行模板工具为主应用容器动态地生成配置文件。例如，在配置文件中存放 POD_IP 值，并使用 Jinja 生成主应用配置文件。

4、 init容器使用示例，

Kubernetes 1.6 版本后使用新语法，把 Init 容器的声明移到 spec 中，只需要添加 initContainers 即可，下面列一个具有 2 个 Init 容器的简单 Pod。 第一个等待 myservice 启动，第二个等待 mydb 启动。 一旦这两个 Service 都启动完成，Pod 将开始启动。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp-pod
  labels:
    app: myapp
spec:
  containers:
  - name: myapp-container
    image: busybox
    command: ['sh', '-c', 'echo The app is running! && sleep 3600']
  initContainers:
  - name: init-myservice
    image: busybox
    command: ['sh', '-c', 'until nslookup myservice; do echo waiting for myservice; sleep 2; done;']
  - name: init-mydb
    image: busybox
    command: ['sh', '-c', 'until nslookup mydb; do echo waiting for mydb; sleep 2; done;']

下面的 yaml 文件展示了 mydb 和 myservice 两个 Service：

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: myservice
spec:
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376
---
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: mydb
spec:
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9377

这个 Pod 可以使用下面的命令进行启动和调试

$ kubectl create -f myapp.yaml
pod "myapp-pod" created
$ kubectl get -f myapp.yaml
NAME        READY     STATUS     RESTARTS   AGE
myapp-pod   0/1       Init:0/2   0          6m
$ kubectl describe -f myapp.yaml
Name:          myapp-pod
Namespace:     default
[...]
Labels:        app=myapp
Status:        Pending
[...]
Init Containers:
  init-myservice:
[...]
    State:         Running
[...]
  init-mydb:
[...]
    State:         Waiting
      Reason:      PodInitializing
    Ready:         False
[...]
Containers:
  myapp-container:
[...]
    State:         Waiting
      Reason:      PodInitializing
    Ready:         False
[...]
Events:
  FirstSeen    LastSeen    Count    From                      SubObjectPath                           Type          Reason        Message
  ---------    --------    -----    ----                      -------------                           --------      ------        -------
  16s          16s         1        {default-scheduler }                                              Normal        Scheduled     Successfully assigned myapp-pod to 172.17.4.201
  16s          16s         1        {kubelet 172.17.4.201}    spec.initContainers{init-myservice}     Normal        Pulling       pulling image "busybox"
  13s          13s         1        {kubelet 172.17.4.201}    spec.initContainers{init-myservice}     Normal        Pulled        Successfully pulled image "busybox"
  13s          13s         1        {kubelet 172.17.4.201}    spec.initContainers{init-myservice}     Normal        Created       Created container with docker id 5ced34a04634; Security:[seccomp=unconfined]
  13s          13s         1        {kubelet 172.17.4.201}    spec.initContainers{init-myservice}     Normal        Started       Started container with docker id 5ced34a04634
$ kubectl logs myapp-pod -c init-myservice # Inspect the first init container
$ kubectl logs myapp-pod -c init-mydb      # Inspect the second init container

一旦我们启动了 mydb 和 myservice 这两个 Service，我们能够看到 Init 容器完成，并且 myapp-pod 被创建：

$ kubectl create -f services.yaml
service "myservice" created
service "mydb" created
$ kubectl get -f myapp.yaml
NAME        READY     STATUS    RESTARTS   AGE
myapp-pod   1/1       Running   0          9m

在 Pod 上使用 activeDeadlineSeconds，在容器上使用 livenessProbe，这样能够避免 Init 容器一直失败， 这就为 Init 容器活跃设置了一个期限。在 Pod 中的每个 app 和 Init 容器的名称必须唯一，与任何其它容器共享同一个名称，会在验证时抛出错误。

在 Pod 启动过程中，Init 容器会按顺序在网络和数据卷初始化之后启动。 每个容器必须在下一个容器启动之前成功退出。 如果由于运行时或失败退出，导致容器启动失败，它会根据 Pod 的 restartPolicy 指定的策略进行重试，在所有的 Init 容器没有成功之前，Pod 将不会变成 Ready 状态，如果 Pod 重启，所有 Init 容器必须重新执行。

因为 Init 容器可能会被重启、重试或者重新执行，所以 Init 容器的代码应该是幂等的（即任意多次执行所产生的影响与一次执行的影响相同）。 特别地，被写到 EmptyDirs 中文件的代码，应该对输出文件可能已经存在做好准备。

5、Pod 能够重启，会导致 Init 容器重新执行，重启主要有如下几个原因：

• 用户更新 PodSpec 导致 Init 容器镜像发生改变。更改 Init 容器的 image 字段，等价于重启该 Pod，应用容器镜像的变更只会重启应用容器。
• Pod 基础设施容器被重启。这不多见，但某些具有 root 权限可访问 Node 的人可能会这样做。
• 当 restartPolicy 设置为 Always，Pod 中所有容器会终止，强制重启，由于垃圾收集导致 Init 容器完成的记录丢失。