7.4 Pod 的健康检查

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小牛编辑

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2023-12-01

21. 健康检查

上节课我们和大家一起学习了Pod中容器的生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。而我们的 liveness probe 的目的就是来捕获到当前应用程序还没有终止，还没有崩溃，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。这个探针通俗点讲就是说是否准备好了，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)中移除出来，这样我们的流量就不会被路由到这个 Pod 里面来了。

和前面的钩子函数一样的，我们这两个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

好，我们先来给大家演示下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

我们这里需要用到一个新的属性：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。大家可以想象下，如果你的第一次执行探针等候的时间太短，是不是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，对吧？所以一个合理的initialDelaySeconds非常重要。

另外我们在容器启动的时候，执行了如下命令：

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

意思是说在容器最开始的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，现在执行cat /tmp/healthy是不是就会失败了，这个时候就会重启容器了。

我们来创建下该Pod，在30秒内，查看Pod的Event：

☁  ~ kubectl describe pod liveness-exec

我们可以观察到容器是正常启动的，在隔一会儿，比如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。

同样的，我们还可以使用HTTP GET请求来配置我们的存活探针，我们这里使用一个liveness镜像来验证演示下，

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

同样的，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它。。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。

我们可以来查看下上面的healthz的实现：

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"))
    }
})

大概意思就是最开始前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，我们来创建下该Pod测试下效果，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

然后我们来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

我们可以看到，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。

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。

这就是liveness probe（存活探针）和readiness probe（可读性探针）的使用方法。在Pod的生命周期当中，我们已经学习了容器生命周期中的钩子函数和探针检测，下节课给大家讲解Pod层面生命周期的一个阶段：初始化容器。