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深入理解Pod-Pod健康检查

1、什么是探针

上一节我们详细讲解了 Pod 中容器生命命周期的两个钩子函数， PostStart 与 PreStop ，其中 PostStart 是在容器创建后立即执⾏的，而PreStop 这个钩⼦函数则是在容器终止之前执⾏的。除了上⾯这两个钩⼦函数以外，还有⼀项配置会影响到容器的⽣命周期的，那就是健康检查的探针。

在 Kubernetes 集群当中，我们可以通过配置 liveness probe （存活探针）和 readiness probe （可读性探针）来影响容器的⽣存周期。

  • kubelet 通过使⽤ liveness probe 来确定你的应⽤程序是否正在运⾏，通俗点将就是是否还活着。⼀般来说，如果你的程序⼀旦崩溃了， Kubernetes 就会立刻知道这个程序已经终⽌了，然后就会重启这个程序。而 liveness probe 的目的就是来捕获到当前应⽤程序是否终止，是否崩溃，如果出现了这些情况，那么就重启处于该状态下的容器，使应⽤程序在存在 bug 的情况下依然能够继续运⾏下去。
  • kubelet 使⽤ readiness probe 来确定容器是否已经就绪可以接收流量过来了。探针通俗点讲就是：是否准备好了，现在可以开始⼯作了。只有当 Pod 中的容器都处于就绪状态的时候 kubelet 才会认定该 Pod 处于就绪状态，因为⼀个 Pod 下⾯可能会有多个容器。当然 Pod 如果处于⾮就绪状态，那么我们就会将他从我们的⼯作队列(实际上就是我们后⾯需要重点学习的 Service)中移除出，这样我们的流量就不会被路由到这个 Pod ⾥⾯来了。

探针的⽀持两种配置⽅式：

  • exec：执⾏⼀段命令
  • http：检测某个 http 请求
  • tcpSocket：使⽤此配置， kubelet 将尝试在指定端⼝上打开容器的套接字。如果可以建⽴连接，容器被认为是健康的，如果不能就认为是失败的。（实际上就是检查端⼝）

2、存活探针

这⾥需要⽤⼀个新的属性： livenessProbe ，下⾯通过 exec 执⾏⼀段命令，其中 periodSeconds 属性表示让 kubelet 每隔5秒执⾏⼀次存活探针，也就是每5秒执⾏⼀次上⾯的 cat /tmp/healthy 命令。如果命令执⾏成功了将返回0，那么 kubelet 就会认为当前这个容器是存活的并且很监控，如果返回的是⾮0值，那么 kubelet 就会把该容器杀掉然后重启它。

另外⼀个属性 initialDelaySeconds 表示在第⼀次执⾏探针的时候要等待5秒，这样能够确保我们的容器能够有⾜够的时间启动起来。如果第⼀次执⾏探针等候的时间太短，很有可能容器还没正常启动起来，所以存活探针很可能始终都是失败的，这样就会⽆休⽌的重启下去了形成死循环，所以⼀个合理的 initialDelaySeconds ⾮常重要。

通过exec监测livenessProbe

我们还是通过一个Yaml示例来看看存活探针的使用方法，⾸先我们⽤ exec 执⾏命令的方式来检测容器的存活，如下:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: liveness-exec
  labels:
    test: liveness
spec:
  containers:
  - name: liveness
    image: busybox
    args:
    - /bin/sh
    - -c
    - touch /tmp/healthy; sleep 30; rm -rf /tmp/healthy; sleep 600
    livenessProbe:
      exec:
        command:
          - cat
          - /tmp/healthy
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 5

注：我们在容器启动的时候，执⾏了如下 /bin/sh -c “touch /tmp/healthy; sleep 30; rm -rf /tmp/healthy; sleep 600” 命令；在容器最开始的30秒内有⼀个 /tmp/healthy ⽂件，在这30秒内执⾏ cat /tmp/healthy 命令都会返回⼀个成功的返回码。30秒后，我们删除这个⽂件，然后执⾏ cat /tmp/healthy 就会失败了，这个时候就会重启容器了。

我们创建Pod后，在30秒内，查看Pod的 Event：

kubectl describe pod liveness-exec

img

我们可以看到容器是正常启动的，40s后，再查看下 Pod 的 Event ，在最下⾯有⼀条信息显示 liveness probe 失败了，容器被删掉并重新创建。然后通过 kubectl get pod liveness-exec 可以看到 RESTARTS 值加1了。我们可以看到、文件删除以后就被livenessProbe存活探针捕捉到了。

通过HTTP监测livenessProbe

当然，我们也可以采用HTTP的方式来监测livenessProbe，我们同样创建一个示例文件：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  labels:
    test: liveness
  name: liveness-http
spec:
  containers:
  - name: liveness
    image: cnych/liveness
    args:
    - /server
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /healthz
        port: 8080
        httpHeaders:
        - name: X-Custom-Header
          value: Awesome
      initialDelaySeconds: 3
      periodSeconds: 3

注：根据 periodSeconds 属性我们可以知道 kubelet 需要每隔3秒执⾏⼀次 liveness probe ，该探针将向容器中的 server 的8080端⼝发送⼀个 HTTP GET 请求。如果 server 的 /healthz 路径的handler 返回⼀个成功的返回码，kubelet 就会认定该容器是活着的并且很健康,如果返回失败的返回码， kubelet 将杀掉该容器并重启。 initialDelaySeconds 指定 kubelet 在该执⾏第⼀次探测之前需要等待3秒钟。

通常来说，任何⼤于200小于400的返回码都会认定是成功的返回码。其他返回码都会被认为是失败的返回码。我们可以先来查看看上面代码中 healthz 的实现过程：

http.HandleFunc("/healthz", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    duration := time.Now().Sub(started)
    if duration.Seconds() > 10 {
        w.WriteHeader(500)
        w.Write([]byte(fmt.Sprintf("error: %v", duration.Seconds())))
    } else {
        w.WriteHeader(200)
        w.Write([]byte("ok"))
    }
})

注：最开始前10s返回状态码200，10s过后就返回500的 status_code 了。所以当容器启动3秒后， kubelet 开始执⾏健康检查。第⼀次健康监测会成功，因为是在10s之内，但是10秒后，健康检查将失败，因为现在返回的是⼀个错误的状态码了，所以 kubelet 将会杀掉和重启容器。

同样的，我们来创建 Pod 并测试效果，我们发现10秒后查看 Pod 的 event，liveness probe 监测到失败并重启了容器：

img

3、可读性探针

通过tcpSocket监测Readiness Probe

然后我们通过端⼝的方式来配置存活探针，使⽤此配置 kubelet 将尝试在指定端⼝上打开容器的套接字。 如果可以建立连接，容器被认为是健康的，如果不能就认为是失败的：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: goproxy
  labels:
    app: goproxy
spec:
  containers:
  - name: goproxy
    image: cnych/goproxy
    ports:
    - containerPort: 8080
    readinessProbe:
      tcpSocket:
        port: 8080
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 10
    livenessProbe:
      tcpSocket:
        port: 8080
      initialDelaySeconds: 15
      periodSeconds: 20

注：TCP 检查的配置与 HTTP 检查非常相似，只是将 httpGet 替换成了 tcpSocket 。 而且我们同时使⽤了 readiness probe 和 liveness probe 两种探针。 容器启动后5秒后， kubelet 将发送第⼀个 readiness probe （可读性探针）。 该探针会去连接容器的8080端，如果连接成功，则该Pod 将被标记为就绪状态。然后 Kubelet 将每隔10秒钟执⾏⼀次该检查。

除了 readiness probe 之外，该配置还包括 liveness probe 。 容器启动15秒后， kubelet 将运⾏第⼀个 liveness probe 。 就像 readiness probe ⼀样，这将尝试去连接到容器的8080端⼝。如果 liveness probe 失败，容器将重新启动。

有的时候，应⽤程序可能暂时⽆法对外提供服务，例如，应⽤程序可能需要在启动期间加载⼤量数据或配置⽂件。 在这种情况下，您不想杀死应⽤程序，也不想对外提供服务。 那么这个时候我们就可以使⽤ readiness probe 来检测和减轻这些情况。 Pod中的容器可以报告⾃⼰还没有准备，不能处理Kubernetes服务发送过来的流量。

从上⾯的 YAML ⽂件我们可以看出 readiness probe 的配置跟 liveness probe 很像，基本上是⼀致的。唯⼀的不同是使用 readinessProbe 而不是 livenessProbe 。两者如果同时使用的话就可以确保流量不会到达还未准备好的容器，准备好过后，如果应⽤程序出现了错误，则会重新启动容器。

img

另外除了上⾯的 initialDelaySeconds 和 periodSeconds 属性外，探针还可以配置如下⼏个参数：

  • timeoutSeconds：探测超时时间，默认1秒，最小1秒。
  • successThreshold：探测失败后，最少连续探测成功多少次才被认定为成功。默认是 1，但是如果是liveness则必须是 1。最小值是 1。
  • failureThreshold：探测成功后，最少连续探测失败多少次才被认定为失败。默认是 3最小值是1。

以上就是 liveness probe （存活探针）和 readiness probe （可读性探针）的使⽤方法。

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