配置 Pod 的 liveness 和 readiness 探针

当你使用kubernetes的时候，有没有遇到过Pod在启动后一会就挂掉然后又重新启动这样的恶性循环？你有没有想过kubernetes是如何检测pod是否还存活？虽然容器已经启动，但是kubernetes如何知道容器的进程是否准备好对外提供服务了呢？让我们通过kubernetes官网的这篇文章Configure Liveness and Readiness Probes，来一探究竟。

本文将展示如何配置容器的存活和可读性探针。

Kubelet使用liveness probe（存活探针）来确定何时重启容器。例如，当应用程序处于运行状态但无法做进一步操作，liveness探针将捕获到deadlock，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（谁的程序还没几个bug呢）。

Kubelet使用readiness probe（就绪探针）来确定容器是否已经就绪可以接受流量。只有当Pod中的容器都处于就绪状态时kubelet才会认定该Pod处于就绪状态。该信号的作用是控制哪些Pod应该作为service的后端。如果Pod处于非就绪状态，那么它们将会被从service的load balancer中移除。

定义 liveness命令

许多长时间运行的应用程序最终会转换到broken状态，除非重新启动，否则无法恢复。Kubernetes提供了liveness probe来检测和补救这种情况。

在本次练习将基于 gcr.io/google_containers/busybox镜像创建运行一个容器的Pod。以下是Pod的配置文件exec-liveness.yaml：

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

该配置文件给Pod配置了一个容器。periodSeconds 规定kubelet要每隔5秒执行一次liveness probe。 initialDelaySeconds 告诉kubelet在第一次执行probe之前要的等待5秒钟。探针检测命令是在容器中执行 cat /tmp/healthy 命令。如果命令执行成功，将返回0，kubelet就会认为该容器是活着的并且很健康。如果返回非0值，kubelet就会杀掉这个容器并重启它。

容器启动时，执行该命令：

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

在容器生命的最初30秒内有一个 /tmp/healthy 文件，在这30秒内 cat /tmp/healthy命令会返回一个成功的返回码。30秒后， cat /tmp/healthy 将返回失败的返回码。

创建Pod：

kubectl create -f https://k8s.io/docs/tasks/configure-pod-container/exec-liveness.yaml

在30秒内，查看Pod的event：

kubectl describe pod liveness-exec

结果显示没有失败的liveness probe：

FirstSeen    LastSeen    Count   From            SubobjectPath           Type        Reason      Message
--------- --------    -----   ----            -------------           --------    ------      -------
24s       24s     1   {default-scheduler }                    Normal      Scheduled   Successfully assigned liveness-exec to worker0
23s       23s     1   {kubelet worker0}   spec.containers{liveness}   Normal      Pulling     pulling image "gcr.io/google_containers/busybox"
23s       23s     1   {kubelet worker0}   spec.containers{liveness}   Normal      Pulled      Successfully pulled image "gcr.io/google_containers/busybox"
23s       23s     1   {kubelet worker0}   spec.containers{liveness}   Normal      Created     Created container with docker id 86849c15382e; Security:[seccomp=unconfined]
23s       23s     1   {kubelet worker0}   spec.containers{liveness}   Normal      Started     Started container with docker id 86849c15382e

启动35秒后，再次查看pod的event：

kubectl describe pod liveness-exec

在最下面有一条信息显示liveness probe失败，容器被删掉并重新创建。

FirstSeen LastSeen    Count   From            SubobjectPath           Type        Reason      Message
--------- --------    -----   ----            -------------           --------    ------      -------
37s       37s     1   {default-scheduler }                    Normal      Scheduled   Successfully assigned liveness-exec to worker0
36s       36s     1   {kubelet worker0}   spec.containers{liveness}   Normal      Pulling     pulling image "gcr.io/google_containers/busybox"
36s       36s     1   {kubelet worker0}   spec.containers{liveness}   Normal      Pulled      Successfully pulled image "gcr.io/google_containers/busybox"
36s       36s     1   {kubelet worker0}   spec.containers{liveness}   Normal      Created     Created container with docker id 86849c15382e; Security:[seccomp=unconfined]
36s       36s     1   {kubelet worker0}   spec.containers{liveness}   Normal      Started     Started container with docker id 86849c15382e
2s        2s      1   {kubelet worker0}   spec.containers{liveness}   Warning     Unhealthy   Liveness probe failed: cat: can't open '/tmp/healthy': No such file or directory

再等30秒，确认容器已经重启：

kubectl get pod liveness-exec

从输出结果来RESTARTS值加1了。

NAME            READY     STATUS    RESTARTS   AGE
liveness-exec   1/1       Running   1          1m

定义一个liveness HTTP请求

我们还可以使用HTTP GET请求作为liveness probe。下面是一个基于gcr.io/google_containers/liveness镜像运行了一个容器的Pod的例子http-liveness.yaml：

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

该配置文件只定义了一个容器，livenessProbe 指定kubelet需要每隔3秒执行一次liveness probe。initialDelaySeconds 指定kubelet在该执行第一次探测之前需要等待3秒钟。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它。

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。

最开始的10秒该容器是活着的， /healthz handler返回200的状态码。这之后将返回500的返回码。

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"))
    }
})

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，但是10秒后，健康检查将失败，kubelet将杀掉和重启容器。

创建一个Pod来测试一下HTTP liveness检测：

kubectl create -f https://k8s.io/docs/tasks/configure-pod-container/http-liveness.yaml

After 10 seconds, view Pod events to verify that liveness probes have failed and the Container has been restarted:

10秒后，查看Pod的event，确认liveness probe失败并重启了容器。

kubectl describe pod liveness-http

定义TCP liveness探针

第三种liveness probe使用TCP Socket。 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: gcr.io/google_containers/goproxy:0.1
    ports:
    - containerPort: 8080
    readinessProbe:
      tcpSocket:
        port: 8080
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 10
    livenessProbe:
      tcpSocket:
        port: 8080
      initialDelaySeconds: 15
      periodSeconds: 20

如您所见，TCP检查的配置与HTTP检查非常相似。 此示例同时使用了readiness和liveness probe。 容器启动后5秒钟，kubelet将发送第一个readiness probe。 这将尝试连接到端口8080上的goproxy容器。如果探测成功，则该pod将被标记为就绪。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，这将尝试连接到goproxy容器上的8080端口。如果liveness probe失败，容器将重新启动。

使用命名的端口

可以使用命名的ContainerPort作为HTTP或TCP liveness检查：

ports:
- name: liveness-port
  containerPort: 8080
  hostPort: 8080

livenessProbe:
  httpGet:
  path: /healthz
  port: liveness-port

定义readiness探针

有时，应用程序暂时无法对外部流量提供服务。 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，你不想杀死应用程序，但你也不想发送请求。 Kubernetes提供了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。

Readiness probe的配置跟liveness probe很像。唯一的不同是使用 readinessProbe 而不是livenessProbe。

readinessProbe:
  exec:
    command:
    - cat
    - /tmp/healthy
  initialDelaySeconds: 5
  periodSeconds: 5

Readiness probe的HTTP和TCP的探测器配置跟liveness probe一样。

Readiness和livenss probe可以并行用于同一容器。 使用两者可以确保流量无法到达未准备好的容器，并且容器在失败时重新启动。

配置Probe

Probe 中有很多精确和详细的配置，通过它们你能准确的控制liveness和readiness检查：

  • initialDelaySeconds：容器启动后第一次执行探测是需要等待多少秒。

  • periodSeconds：执行探测的频率。默认是10秒，最小1秒。

  • 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。对于liveness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。

HTTP probe 中可以给 httpGet设置其他配置项：

  • host：连接的主机名，默认连接到pod的IP。你可能想在http header中设置"Host"而不是使用IP。

  • scheme：连接使用的schema，默认HTTP。

  • path: 访问的HTTP server的path。

  • httpHeaders：自定义请求的header。HTTP运行重复的header。

  • port：访问的容器的端口名字或者端口号。端口号必须介于1和65535之间。

对于HTTP探测器，kubelet向指定的路径和端口发送HTTP请求以执行检查。 Kubelet将probe发送到容器的IP地址，除非地址被httpGet中的可选host字段覆盖。 在大多数情况下，你不想设置主机字段。 有一种情况下你可以设置它。 假设容器在127.0.0.1上侦听，并且Pod的hostNetwork字段为true。 然后，在httpGet下的host应该设置为127.0.0.1。 如果你的pod依赖于虚拟主机，这可能是更常见的情况，你不应该是用host，而是应该在httpHeaders中设置Host头。

参考

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