Contenedores de Inicialización

Esta página proporciona una descripción general de los contenedores de inicialización (init containers): contenedores especializados que se ejecutan antes de los contenedores de aplicación en un Pod. Los contenedores de inicialización pueden contener utilidades o scripts de instalación no presentes en una imagen de aplicación.

Tú puedes especificar contenedores de inicialización en la especificación del Pod junto con el arreglo de containers (el cual describe los contenedores de aplicación).

Entendiendo los contenedores de inicialización

Un Pod puede tener múltiples contenedores ejecutando aplicaciones dentro de él, pero también puede tener uno o más contenedores de inicialización que se ejecutan antes de que se inicien los contenedores de aplicación.

Los contenedores de inicialización son exactamente iguales a los contenedores regulares excepto por:

• Los contenedores de inicialización siempre se ejecutan hasta su finalización.
• Cada contenedor de inicialiación debe completarse correctamente antes de que comience el siguiente.

Si el contenedor de inicialización de un Pod falla, kubelet reinicia repetidamente ese contenedor de inicialización hasta que tenga éxito. Sin embargo, si el Pod tiene una restartPolicy de Never y un contenedor de inicialización falla durante el inicio de ese Pod, Kubernetes trata al Pod en general como fallido.

Para especificar un contenedor de inicialización para un Pod, agrega el campo initContainers en la especificación del Pod, como un arreglo de elementos container (similar al campo containers de aplicación y su contenido). Consulta Container en la referencia de API para más detalles.

El estado de los contenedores de inicialización se devuelve en el campo .status.initContainerStatuses como un arreglo de los estados del contenedor (similar al campo .status.containerStatuses).

Diferencias con los contenedores regulares

Los contenedores de inicialización admiten todos los campos y características de los contenedores de aplicaciones, incluidos los límites de recursos, los volúmenes y la configuración de seguridad. Sin embargo, las solicitudes de recursos y los límites para un contenedor de inicialización se manejan de manera diferente, como se documenta en Recursos.

Además, los contenedores de inicialización no admiten lifecycle, livenessProbe, readinessProbe o startupProbe porque deben de ejecutarse hasta su finalización antes de que el Pod pueda estar listo.

Si especificas varios contenedores de inicialización para un Pod, kubelet ejecuta cada contenedor de inicialización secuencialmente. Cada contenedor de inicialización debe tener éxito antes de que se pueda ejecutar el siguiente. Cuando todos los contenedores de inicialización se hayan ejecutado hasta su finalización, kubelet inicializa los contenedores de aplicación para el Pod y los ejecuta como de costumbre.

Usando contenedores de inicialización

Dado que los contenedores de inicialización tienen imágenes separadas de los contenedores de aplicaciones, estos tienen algunas ventajas sobre el código relacionado de inicio:

• Los contenedores de inicialización pueden contener utilidades o código personalizado para la configuración que no están presentes en una imagen de aplicación. Por ejemplo, no hay necesidad de hacer una imagen FROM de otra imagen solo para usar una herramienta como sed, awk, python o dig durante la instalación.
• Los roles de constructor e implementador de imágenes de aplicación pueden funcionar de forma independiente sin la necesidad de construir conjuntamente una sola imagen de aplicación.
• Los contenedores de inicialización pueden ejecutarse con una vista diferente al sistema de archivos que los contenedores de aplicaciones en el mismo Pod. En consecuencia, se les puede dar acceso a Secrets a los que los contenedores de aplicaciones no pueden acceder.
• Debido a que los contenedores de inicialización se ejecutan hasta su finalización antes de que se inicien los contenedores de aplicaciones, los contenedores de inicialización ofrecen un mecanismo para bloquear o retrasar el inicio del contenedor de aplicación hasta que se cumplan una serie de condiciones previas. Una vez que las condiciones previas se cumplen, todos los contenedores de aplicaciones de un Pod pueden iniciarse en paralelo.
• Los contenedores de inicialización pueden ejecutar de forma segura utilidades o código personalizado que de otro modo harían a una imagen de aplicación de contenedor menos segura. Si mantiene separadas herramientas innecesarias, puede limitar la superficie de ataque a la imagen del contenedor de aplicación.

Ejemplos

A continuación, se muestran algunas ideas sobre cómo utilizar los contenedores de inicialización:

• Esperar a que se cree un Service usando una sola linea de comando de shell:

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

• Registrar este Pod con un servidor remoto desde la downward API con un comando como:

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

• Esperar algo de tiempo antes de iniciar el contenedor de aplicación con un comando como:

  sleep 60
  

• Clonar un repositorio de Git en un Volume

• Colocar valores en un archivo de configuración y ejecutar una herramienta de plantilla para generar dinámicamente un archivo de configuración para el contenedor de aplicación principal. Por ejemplo, colocar el valor POD_IP en una configuración y generar el archivo de configuración de la aplicación principal usando Jinja.

Contenedores de inicialización en uso

Este ejemplo define un simple Pod que tiene dos contenedores de inicialización. El primero espera por myservice y el segundo espera por mydb. Una vez que ambos contenedores de inicialización se completen, el Pod ejecuta el contenedor de aplicación desde su sección spec.

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp-pod
  labels:
    app.kubernetes.io/name: MyApp
spec:
  containers:
  - name: myapp-container
    image: busybox:1.28
    command: ['sh', '-c', 'echo ¡La aplicación se está ejecutando! && sleep 3600']
  initContainers:
  - name: init-myservice
    image: busybox:1.28
    command: ['sh', '-c', "until nslookup myservice.$(cat /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/namespace).svc.cluster.local; do echo esperando a myservice; sleep 2; done"]
  - name: init-mydb
    image: busybox:1.28
    command: ['sh', '-c', "until nslookup mydb.$(cat /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/namespace).svc.cluster.local; do echo esperando a mydb; sleep 2; done"]

Puedes iniciar este Pod ejecutando:

kubectl apply -f myapp.yaml

El resultado es similar a esto:

pod/myapp-pod created

Y verificar su estado con:

kubectl get -f myapp.yaml

El resultado es similar a esto:

NAME        READY     STATUS     RESTARTS   AGE
myapp-pod   0/1       Init:0/2   0          6m

o para más detalles:

kubectl describe -f myapp.yaml

El resultado es similar a esto:

Name:          myapp-pod
Namespace:     default
[...]
Labels:        app.kubernetes.io/name=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

Para ver los logs de los contenedores de inicialización en este Pod ejecuta:

kubectl logs myapp-pod -c init-myservice # Inspecciona el primer contenedor de inicialización
kubectl logs myapp-pod -c init-mydb      # Inspecciona el segundo contenedor de inicialización

En este punto, estos contenedores de inicialización estarán esperando para descubrir los Servicios denominados mydb y myservice.

Aquí hay una configuración que puedes usar para que aparezcan esos Servicios:

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

Para crear los servicios de mydb y myservice:

kubectl apply -f services.yaml

El resultado es similar a esto:

service/myservice created
service/mydb created

Luego verás que esos contenedores de inicialización se completan y que el Pod myapp-pod pasa al estado Running:

kubectl get -f myapp.yaml

El resultado es similar a esto:

NAME        READY     STATUS    RESTARTS   AGE
myapp-pod   1/1       Running   0          9m

Este sencillo ejemplo debería servirte de inspiración para crear tus propios contenedores de inicialización. ¿Qué es lo que sigue? contiene un enlace a un ejemplo más detallado.

Comportamiento detallado

Durante el inicio del Pod, kubelet retrasa la ejecución de contenedores de inicialización hasta que la red y el almacenamiento estén listos. Después, kubelet ejecuta los contenedores de inicialización del Pod en el orden que aparecen en la especificación del Pod.

Cada contenedor de inicialización debe salir correctamente antes de que comience el siguiente contenedor. Si un contenedor falla en iniciar debido al tiempo de ejecución o sale con una falla, se vuelve a intentar de acuerdo con el restartPolicy del Pod. Sin embargo, si el restartPolicy del Pod se establece en Always, los contenedores de inicialización usan el restartPolicy como OnFailure.

Un Pod no puede estar Ready sino hasta que todos los contenedores de inicialización hayan tenido éxito. Los puertos en un contenedor de inicialización no se agregan a un Servicio. Un Pod que se está inicializando, está en el estado de Pending, pero debe tener una condición Initialized configurada como falsa.

Si el Pod se reinicia o es reiniciado, todos los contenedores de inicialización deben ejecutarse de nuevo.

Los cambios en la especificación del contenedor de inicialización se limitan al campo de la imagen del contenedor. Alterar un campo de la imagen del contenedor de inicialización equivale a reiniciar el Pod.

Debido a que los contenedores de inicialización se pueden reiniciar, reintentar o volverse a ejecutar, el código del contenedor de inicialización debe ser idempotente. En particular, el código que escribe en archivos en EmptyDirs debe estar preparado para la posibilidad de que ya exista un archivo de salida.

Los contenedores de inicialización tienen todos los campos de un contenedor de aplicaciones. Sin embargo, Kubernetes prohíbe el uso de readinessProbe porque los contenedores de inicialización no pueden definir el readiness distinto de la finalización. Esto se aplica durante la validación.

Usa activeDeadlineSeconds en el Pod para prevenir que los contenedores de inicialización fallen por siempre. La fecha límite incluye contenedores de inicialización. Sin embargo, se recomienda utilizar activeDeadlineSeconds si el usuario implementa su aplicación como un Job porque activeDeadlineSeconds tiene un efecto incluso después de que initContainer finaliza. El Pod que ya se está ejecutando correctamente sería eliminado por activeDeadlineSeconds si lo estableces.

El nombre de cada aplicación y contenedor de inicialización en un Pod debe ser único; un error de validación es arrojado para cualquier contenedor que comparta un nombre con otro.

Recursos

Dado el orden y la ejecución de los contenedores de inicialización, las siguientes reglas para el uso de recursos se aplican:

• La solicitud más alta de cualquier recurso o límite particular definido en todos los contenedores de inicialización es la solicitud/límite de inicialización efectiva. Si algún recurso no tiene un límite de recursos especificado éste se considera como el límite más alto.
• La solicitud/límite efectiva para un recurso es la más alta entre:
  • la suma de todas las solicitudes/límites de los contenedores de aplicación, y
  • la solicitud/límite de inicialización efectiva para un recurso
• La planificación es hecha con base en las solicitudes/límites efectivos, lo que significa que los contenedores de inicialización pueden reservar recursos para la inicialización que no se utilizan durante la vida del Pod.
• El nivel de QoS (calidad de servicio) del nivel de QoS efectivo del Pod es el nivel de QoS tanto para los contenedores de inicialización como para los contenedores de aplicación.

La cuota y los límites son aplicados con base en la solicitud y límite efectivos de Pod.

Los grupos de control de nivel de Pod (cgroups) se basan en la solicitud y el límite de Pod efectivos, al igual que el planificador de Kubernetes (kube-scheduler).

Razones de reinicio del Pod

Un Pod puede reiniciarse, provocando la re-ejecución de los contenedores de inicialización por las siguientes razones:

• Se reinicia el contenedor de infraestructura del Pod. Esto es poco común y debería hacerlo alguien con acceso de root a los nodos.
• Todos los contenedores en un Pod son terminados mientras restartPolicy esté configurado en Always, forzando un reinicio y el registro de finalización del contenedor de inicialización se ha perdido debido a la recolección de basura.

El Pod no se reiniciará cuando se cambie la imagen del contenedor de inicialización o cuando se pierda el registro de finalización del contenedor de inicialización debido a la recolección de basura. Esto se aplica a Kubernetes v1.20 y posteriores. Si estás utilizando una versión anterior de Kubernetes, consulta la documentación de la versión que estás utilizando.

Siguientes pasos

• Lee acerca de creando un Pod que tiene un contenedor de inicialización
• Aprende cómo depurar contenedores de inicialización