Kubernetes Pod健康检查-livenessProbe和readinessProbe

秒速五厘米 2023-02-13 08:15 9阅读 0赞

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## Pod 常见的状态 ##

**Pending：**挂起，我们在请求创建pod时，条件不满足，调度没有完成，没有任何一个节点能满足调度条件。已经创建了但是没有适合它运行的节点叫做挂起，这其中也包含集群为容器创建网络，或者下载镜像的过程。

**Running：**Pod内所有的容器都已经被创建，且至少一个容器正在处于运行状态、正在启动状态或者重启状态。

**Succeeded：**Pod中所以容器都执行成功后退出，并且没有处于重启的容器。

**Failed：**Pod中所以容器都已退出，但是至少还有一个容器退出时为失败状态。  
**Unknown：**未知状态，所谓pod是什么状态是apiserver和运行在pod节点的kubelet进行通信获取状态信息的，如果节点之上的kubelet本身出故障，那么apiserver就连不上kubelet，得不到信息了，就会看Unknown

![format_png][]

## Pod重启策略 ##

**Always:**      只要容器失效退出就重新启动容器。

**OnFailure:**  当容器以非正常退出后重新启动容器。  
**Never:**        无论容器状态如何，都不重新启动容器。

如果pod的restartpolicy没有设置，那么默认值是Always。

## Pod常见状态转换场景    ##

![format_png 1][]  
``

## Pod的存活性探测与就序性探测    ##

**1、Pod 探针机制**  
在 Kubernetes 中 Pod 是最小的计算单元，而一个 Pod 又由多个容器组成，相当于每个容器就是一个应用，应用在运行期间，可能因为某也意外情况致使程序挂掉。那么如何监控这些容器状态稳定性，保证服务在运行期间不会发生问题，发生问题后进行重启等机制，就成为了重中之重的事情，考虑到这点 kubernetes 推出了活性探针机制。有了活性探针后能保证程序在运行中如果挂掉能够自动重启，但是还有个经常遇到的问题，比如说，在Kubernetes 中启动Pod，显示明明Pod已经启动成功，且能访问里面的端口，但是却返回错误信息。还有就是在执行滚动更新时候，总会出现一段时间，Pod对外提供网络访问，但是访问却发生404，这两个原因，都是因为Pod已经成功启动，但是 Pod 的的容器中应用程序还在启动中导致，考虑到这点Kubernetes推出了就绪探针机制。  
**2、Pod 两种探针简介**  
**LivenessProbe（存活探针）：**

存活探针主要作用是，用指定的方式进入容器检测容器中的应用是否正常运行，如果检测失败，则认为容器不健康，那么 Kubelet 将根据 Pod 中设置的 restartPolicy （重启策略）来判断，Pod 是否要进行重启操作，如果容器配置中没有配置livenessProbe存活探针，Kubelet 将认为存活探针探测一直为成功状态。  
**ReadinessProbe（就绪探针）：**

用于判断容器中应用是否启动完成，当探测成功后才使 Pod 对外提供网络访问，设置容器 Ready 状态为 true，如果探测失败，则设置容器的 Ready 状态为 false。对于被 Service 管理的 Pod，Service 与 Pod、EndPoint 的关联关系也将基于 Pod 是否为 Ready 状态进行设置，如果 Pod 运行过程中 Ready 状态变为 false，则系统自动从 Service 关联的 EndPoint 列表中移除，如果 Pod 恢复为 Ready 状态。将再会被加回 Endpoint 列表。通过这种机制就能防止将流量转发到不可用的 Pod 上。  
**3、Pod 探针的探测方式与结果**  
目前 LivenessProbe 和 ReadinessProbe 两种探针都支持下面三种探测方法：  
    **ExecAction：**在容器中执行指定的命令，如果执行成功，退出码为 0 则探测成功。  
    **HTTPGetAction：**通过容器的IP地址、端口号及路径调用 HTTP Get方法，如果响应的状态码大于等于200且小于400，则认为容器 健康。  
    **TCPSocketAction：**通过容器的 IP 地址和端口号执行 TCP 检 查，如果能够建立 TCP 连接，则表明容器健康。  
探针探测结果有以下值：

Success：表示通过检测。
    Failure：表示未通过检测。
    Unknown：表示检测没有正常进行。

**4、Pod 探针的相关属性**  
探针(Probe)有许多可选字段，可以用来更加精确的控制Liveness和Readiness两种探针的行为(Probe)：  
    initialDelaySeconds：Pod 启动后首次进行检查的等待时间，单位“秒”。  
    periodSeconds：检查的间隔时间，默认为 10s，单位“秒”。  
    timeoutSeconds：探针执行检测请求后，等待响应的超时时间，默认为 1s，单位“秒”。  
    successThreshold：探针检测失败后认为成功的最小连接成功次数，默认为 1s，在 Liveness 探针中必须为 1s，最小值为 1s。  
    failureThreshold：探测失败的重试次数，重试一定次数后将认为失败，在 readiness 探针中，Pod会被标记为未就绪，默认为 3s，最小值为 1s。  
**5、两种探针的区别**  
ReadinessProbe 和 livenessProbe 可以使用相同探测方式，只是对 Pod 的处置方式不同：  
readinessProbe 当检测失败后，将 Pod 的 IP:Port 从对应的 EndPoint 列表中删除。  
livenessProbe 当检测失败后，将杀死容器并根据 Pod 的重启策略来决定作出对应的措施。

## 探针使用示例 ##

**1、LivenessProbe 探针使用示例**  
**（1）、通过exec方式做健康探测**  
示例文件 liveness-exec.yaml

apiVersion: v1
    kind: Pod
    metadata:
      name: liveness-exec
      labels:
        app: liveness
    spec:
      containers:
      - name: liveness
        image: busybox
        args:                       #创建测试探针探测的文件
        - /bin/sh
        - -c
        - touch /tmp/healthy; sleep 30; rm -rf /tmp/healthy; sleep 600
        livenessProbe:
          initialDelaySeconds: 10   #延迟检测时间
          periodSeconds: 5          #检测时间间隔
          exec:
            command:
            - cat
            - /tmp/healthy

容器启动设置执行的命令：

/bin/sh -c "touch /tmp/healthy; sleep 30; rm -rf /tmp/healthy; sleep 600"

容器在初始化后，首先创建一个 /tmp/healthy 文件，然后执行睡眠命令，睡眠 30 秒，到时间后执行删除 /tmp/healthy 文件命令。而设置的存活探针检检测方式为执行 shell 命令，用 cat 命令输出 healthy 文件的内容，如果能成功执行这条命令，存活探针就认为探测成功，否则探测失败。在前 30 秒内，由于文件存在，所以存活探针探测时执行 cat /tmp/healthy 命令成功执行。30 秒后 healthy 文件被删除，所以执行命令失败，Kubernetes 会根据 Pod 设置的重启策略来判断，是否重启 Pod。  
**（2）、通过HTTP方式做健康探测**  
示例文件 liveness-http.yaml

apiVersion: v1
    kind: Pod
    metadata:
      name: liveness-http
      labels:
        test: liveness
    spec:
      containers:
      - name: liveness
        image: mydlqclub/springboot-helloworld:0.0.1
        livenessProbe:
          initialDelaySeconds: 20   #延迟加载时间
          periodSeconds: 5          #重试时间间隔
          timeoutSeconds: 10        #超时时间设置
          httpGet:
            scheme: HTTP
            port: 8081
            path: /actuator/health

上面 Pod 中启动的容器是一个 SpringBoot 应用，其中引用了 Actuator 组件，提供了 /actuator/health 健康检查地址，存活探针可以使用 HTTPGet 方式向服务发起请求，请求 8081 端口的 /actuator/health 路径来进行存活判断：

任何大于或等于200且小于400的代码表示探测成功。
    任何其他代码表示失败。

如果探测失败，则会杀死 Pod 进行重启操作。  
**httpGet探测方式有如下可选的控制字段:**

scheme: 用于连接host的协议，默认为HTTP。
    host：要连接的主机名，默认为Pod IP，可以在http request head中设置host头部。
    port：容器上要访问端口号或名称。
    path：http服务器上的访问URI。
    httpHeaders：自定义HTTP请求headers，HTTP允许重复headers。

**（3）、通过TCP方式做健康探测**  
示例文件 liveness-tcp.yaml

apiVersion: v1
    kind: Pod
    metadata:
      name: liveness-tcp
      labels:
        app: liveness
    spec:
      containers:
      - name: liveness
        image: nginx
        livenessProbe:
          initialDelaySeconds: 15
          periodSeconds: 20
          tcpSocket:
            port: 80

TCP 检查方式和 HTTP 检查方式非常相似，在容器启动 initialDelaySeconds 参数设定的时间后，kubelet 将发送第一个 livenessProbe 探针，尝试连接容器的 80 端口，如果连接失败则将杀死 Pod 重启容器。

**2、ReadinessProbe 探针使用示例**

Pod 的ReadinessProbe 探针使用方式和 LivenessProbe 探针探测方法一样，也是支持三种，只是一个是用于探测应用的存活，一个是判断是否对外提供流量的条件。这里用一个 Springboot 项目，设置 ReadinessProbe 探测 SpringBoot 项目的 8081 端口下的 /actuator/health 接口，如果探测成功则代表内部程序以及启动，就开放对外提供接口访问，否则内部应用没有成功启动，暂不对外提供访问，直到就绪探针探测成功。  
示例文件 readiness-exec.yaml

**3、ReadinessProbe + LivenessProbe 配合使用示例**  
一般程序中需要设置两种探针结合使用，并且也要结合实际情况，来配置初始化检查时间和检测间隔，下面列一个简单的 SpringBoot 项目的 Deployment 例子。

apiVersion: v1
    kind: Service
    metadata:
      name: springboot
      labels:
        app: springboot
    spec:
      type: NodePort
      ports:
      - name: server
        port: 8080
        targetPort: 8080
        nodePort: 31180
      - name: management
        port: 8081
        targetPort: 8081
        nodePort: 31181
      selector:
        app: springboot
    ---
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    metadata:
      name: springboot
      labels:
        app: springboot
    spec:
      replicas: 1
      selector:
        matchLabels:
          app: springboot
      template:
        metadata:
          name: springboot
          labels:
            app: springboot
        spec:
          containers:
          - name: readiness
            image: mydlqclub/springboot-helloworld:0.0.1
            ports:
            - name: server 
              containerPort: 8080
            - name: management
              containerPort: 8081
            readinessProbe:
              initialDelaySeconds: 20 
              periodSeconds: 5      
              timeoutSeconds: 10        
              httpGet:
                scheme: HTTP
                port: 8081
                path: /actuator/health
              livenessProbe:
                initialDelaySeconds: 30 
                periodSeconds: 10 
                timeoutSeconds: 5 
                httpGet:
                  scheme: HTTP
                  port: 8081
                  path: /actuator/health

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