为什么要对容器做探测

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，可能因为某些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。有了存活性探针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推出了就绪性探针机制。

默认的健康检查

Kubernetes默认的健康检查机制： 每个容器启动时都会执行一个进程， 此进程由Dockerfile的CMD或ENTRYPOINT指定。 如果进程退出时返回码非零， 则认为容器发生故障， Kubernetes就会根据restartPolicy策略决定是否重启容器。

cat check.yaml 

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: checknamespace: defaultlabels:app: check
spec:containers:- name: checkimage: busybox:1.28imagePullPolicy: IfNotPresentcommand:- /bin/sh- -c- sleep 10;exit

kubectl get pods -w

NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
check       0/1     Pending   0          0s
check       0/1     Pending   0          0s
check       0/1     ContainerCreating   0          0s
check       0/1     ContainerCreating   0          1s
check       1/1     Running             0          1s
check       0/1     Completed           0          11s
check       1/1     Running             1 (1s ago)   12s
check       0/1     Completed           1 (11s ago)   22s
check       0/1     CrashLoopBackOff    1 (13s ago)   34s
check       1/1     Running             2 (13s ago)   34s
check       0/1     Completed           2 (23s ago)   44s

在上面的例子中， 容器进程返回值非零， Kubernetes则认为容器发生故障， 需要重启。 有不少情况是发生了故障， 但进程并不会退出。 比如访问Web服务器时显示500内部错误， 可能是系统超载， 也可能是资源死锁， 此时httpd进程并没有异常退出， 在这种情况下重启容器可能是最直接、 最有效的解决方案。

k8s 提供了三种来实现容器探测的方法

• startupProbe：探测容器中的应用是否已经启动。如果提供了启动探测(startup probe)，则禁用所有其他探测，直到它成功为止。如果启动探测失败，kubelet 将杀死容器，容器服从其重启策略进行重启。如果容器没有提供启动探测，则默认状态为成功Success。
• livenessprobe：用指定的方式（exec、tcp、http）检测pod中的容器是否正常运行，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，Kubelet 将认为存活探针探测一直为success（成功）状态。
• readnessprobe：就绪性探针，用于检测容器中的应用是否可以接受请求，当探测成功后才使Pod对外提供网络访问，将容器标记为就绪状态，可以加到pod前端负载，如果探测失败，则将容器标记为未就绪状态，会把pod从前端负载移除。
• 可以自定义在pod启动时是否执行这些检测，如果不设置，则检测结果均默认为通过，如果设置，则顺序为startupProbe>readinessProbe和livenessProbe，readinessProbe和livenessProbe是并发关系

真正的启动顺序：官方文档：Caution: Liveness probes do not wait for readiness probes to succeed. If you want to wait before executing a liveness probe you should use initialDelaySeconds or a startupProbe
也就是 Liveness probes 并不会等到 Readiness probes 成功之后才运行，根据上面的官方文档，Liveness 和 readiness 应该是某种并发的关系。

三种探针

目前LivenessProbe和ReadinessProbe、startupprobe探测都支持下面：

• exec：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。
• TCPSocket：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。
• HTTPGet：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

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。

Pod探针相关的属性：

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

• initialDelaySeconds：容器启动后要等待多少秒后探针开始工作，单位“秒”，默认是 0 秒，最小值是 0
• periodSeconds： 执行探测的时间间隔（单位是秒），默认为 10s，单位“秒”，最小值是1
• timeoutSeconds： 探针执行检测请求后，等待响应的超时时间，默认为1，单位“秒”。
• successThreshold：连续探测几次成功，才认为探测成功，默认为 1，在 Liveness 探针中必须为1，最小值为1。
• 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 3，最小值为 1

两种探针区别：

• 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。

启动探测startupprobe

exec模式

cat startup-exec.yaml 

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: startupprobe
spec:containers:- name: startup
image: k8s/tomcat-8.5-jre8:v1
imagePullPolicy: IfNotPresentports:- containerPort: 8080startupProbe:exec:command:- "/bin/sh"- "-c"- "aa ps aux | grep tomcat"initialDelaySeconds: 20 #容器启动后多久开始探测periodSeconds: 20 #执行探测的时间间隔timeoutSeconds: 10 #探针执行检测请求后，等待响应的超时时间successThreshold: 1 #成功多少次才算成功failureThreshold: 3 #失败多少次才算失败

tcpsocket模式

cat startup-tcpsocket.yaml 

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: startupprobe
spec:containers:- name: startup
image: k8s/tomcat-8.5-jre8:v1
imagePullPolicy: IfNotPresentports:- containerPort: 8080startupProbe:tcpSocket:port: 8080initialDelaySeconds: 20 #容器启动后多久开始探测periodSeconds: 20 #执行探测的时间间隔timeoutSeconds: 10 #探针执行检测请求后，等待响应的超时时间successThreshold: 1 #成功多少次才算成功failureThreshold: 3 #失败多少次才算失败

httpget模式

cat startup-httpget.yaml 

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: startupprobe
spec:containers:- name: startup
image: k8s/tomcat-8.5-jre8:v1
imagePullPolicy: IfNotPresentports:- containerPort: 8080startupProbe:httpGet:path: /port: 8080initialDelaySeconds: 20 #容器启动后多久开始探测periodSeconds: 20 #执行探测的时间间隔timeoutSeconds: 10 #探针执行检测请求后，等待响应的超时时间successThreshold: 1 #成功多少次才算成功failureThreshold: 3 #失败多少次才算失败

存活性探测livenessProbe

官网地址：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/tasks/configure-pod-container/configure-liveness-readiness-startup-probes/

LivenessProbe 探针使用示例

cat liveness-exec.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: liveness-execlabels:app: liveness
spec:containers:- name: liveness
image: busybox:1.28
imagePullPolicy: IfNotPresentargs:                       #创建测试探针探测的文件- /bin/sh- -c- touch /tmp/healthy; sleep 30; rm -rf /tmp/healthy; sleep 600livenessProbe: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。

通过HTTP方式做健康探测

上传springboot.tar.gz 至节点服务器
链接：https://pan.baidu.com/s/1SvEeYsOUl8uU0E6uwLi73Q?pwd=hplo
提取码：hplo

ctr -n k8s.io images import springboot.tar.gz

cat  liveness-http.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: liveness-httplabels:test: liveness
spec:containers:- name: liveness
image: mydlqclub/springboot-helloworld:0.0.1
imagePullPolicy: IfNotPresentlivenessProbe: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: HTTPport: 8081path: /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。

通过TCP方式做健康探测

cat liveness-tcp.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: liveness-tcplabels:app: liveness
spec:containers:- name: liveness
image: docker.io/k8s/nginx:v1
imagePullPolicy: IfNotPresentlivenessProbe:initialDelaySeconds: 15periodSeconds: 20tcpSocket: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。

就绪性探测readinessProbe

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。

cat readiness-exec.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: springbootlabels:app: springboot
spec:type: NodePortports:- name: serverport: 8080targetPort: 8080nodePort: 31180- name: managementport: 8081targetPort: 8081nodePort: 31181selector:app: springboot
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: springbootlabels:app: springboot
spec:containers:- name: springboot
image: mydlqclub/springboot-helloworld:0.0.1
imagePullPolicy: IfNotPresentports:- name: servercontainerPort: 8080- name: managementcontainerPort: 8081readinessProbe:initialDelaySeconds: 20   periodSeconds: 5          timeoutSeconds: 10   httpGet:scheme: HTTPport: 8081path: /actuator/health

三种探测配合使用示例

一般程序中需要设置三种探针结合使用，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 项目的例子。

cat start-read-live.yaml 

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: springboot-livelabels:app: springboot
spec:type: NodePortports:- name: serverport: 8080targetPort: 8080nodePort: 31180- name: managementport: 8081targetPort: 8081nodePort: 31181selector:app: springboot
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: springboot-livelabels:app: springboot
spec:containers:- name: springbootimage: mydlqclub/springboot-helloworld:0.0.1imagePullPolicy: IfNotPresentports:- name: servercontainerPort: 8080- name: managementcontainerPort: 8081readinessProbe:initialDelaySeconds: 20   periodSeconds: 5          timeoutSeconds: 10   httpGet:scheme: HTTPport: 8081path: /actuator/healthlivenessProbe:initialDelaySeconds: 20periodSeconds: 5timeoutSeconds: 10httpGet:scheme: HTTPport: 8081path: /actuator/healthstartupProbe:initialDelaySeconds: 20periodSeconds: 5timeoutSeconds: 10httpGet:scheme: HTTPport: 8081path: /actuator/health