Pod健康检测机制

对于Pod的健康状态检测，kubernetes提供了两类探针(Probe)来执行对Pod的健康状态检测：

• LivenessProbe探针：
  用于判断容器是否存活，即Pod是否为running状态，如果LivenessProbe探针探测到容器不健康，则kubelet将kill掉容器，并根据容器的重启策略是否重启，如果一个容器不包含LivenessProbe探针，则Kubelet认为容器的LivenessProbe探针的返回值永远成功。
• ReadinessProbe探针：
  用于判断容器是否启动完成，即容器的Ready是否为True，可以接收请求，如果ReadinessProbe探测失败，则容器的Ready将为False，控制器将此Pod的Endpoint从对应的service的Endpoint列表中移除，从此不再将任何请求调度此Pod上，直到下次探测成功。

每类探针都支持三种探测方法：

• exec：通过执行命令来检查服务是否正常，针对复杂检测或无HTTP接口的服务，命令返回值为0则表示容器健康。
• httpGet：通过发送http请求检查服务是否正常，返回200-399状态码则表明容器健康。
• tcpSocket：通过容器的IP和Port执行TCP检查，如果能够建立TCP连接，则表明容器健康。

探针探测的结果有以下三者之一：

• Success：Container通过了检查。
• Failure：Container未通过检查。
• Unknown：未能执行检查，因此不采取任何措施。

LivenessProbe探针配置

示例一：通过exec方式做健康探测

exec-liveness.yaml  
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  labels:
    test: liveness
  name: liveness-exec
spec:
  containers:
  - name: liveness
    image: k8s.gcr.io/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

在该配置文件中，对容器执行livenessProbe检查，periodSeconds字段指定kubelet每5s执行一次检查，检查的命令为cat /tmp/healthy，initialDelaySeconds字段告诉kubelet应该在执行第一次检查之前等待5秒，
如果命令执行成功，则返回0，那么kubelet就认为容器是健康的，如果为非0，则Kubelet会Kill掉容器并根据重启策略来决定是否需要重启。

当容器启动时，它会执行以下命令：

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

对于容器的前30秒，有一个/tmp/healthy文件。因此，在前30秒内，该命令cat /tmp/healthy返回成功代码。30秒后，cat /tmp/healthy返回失败代码。

创建Pod：

   kubectl create -f https://k8s.io/examples/pods/probe/exec-liveness.yaml

在30秒内，查看Pod事件：

 kubectl describe pod liveness-exec

输出表明尚未探测到失败：

   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 "k8s.gcr.io/busybox"
23s       23s     1   {kubelet worker0}   spec.containers{liveness}   Normal      Pulled      Successfully pulled image "k8s.gcr.io/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

35秒后，再次查看Pod事件：

kubectl describe pod liveness-exec

在输出的中显示探测失败，并且容器已被杀死并重新创建。

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 "k8s.gcr.io/busybox"
36s       36s     1   {kubelet worker0}   spec.containers{liveness}   Normal      Pulled      Successfully pulled image "k8s.gcr.io/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Container已重新启动：

kubectl get pod liveness-exec

下面输出中RESTARTS的次数已增加：

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

示例二：通过HTTP方式做健康探测

pods/probe/http-liveness.yaml  
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  labels:
    test: liveness
  name: liveness-http
spec:
  containers:
  - name: liveness
    image: k8s.gcr.io/liveness
    args:
    - /server
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /healthz
        port: 8080
        httpHeaders:
        - name: X-Custom-Header
          value: Awesome
      initialDelaySeconds: 3
      periodSeconds: 3

在配置文件中，使用k8s.gcr.io/liveness镜像，创建出一个Pod，其中periodSeconds字段指定kubelet每3秒执行一次探测，initialDelaySeconds字段告诉kubelet延迟等待3秒，探测方式为向容器中运行的服务发送HTTP GET请求，请求8080端口下的/healthz, 任何大于或等于200且小于400的代码表示成功。任何其他代码表示失败。

创建此Pod

kubectl create -f https://k8s.io/examples/pods/probe/http-liveness.yaml

10秒后，查看Pod事件以验证liveness探测失败并且Container已重新启动：

kubectl describe pod liveness-http

httpGet探测方式有如下可选的控制字段

• 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。
• scheme: 用于连接host的协议，默认为HTTP。
• path：http服务器上的访问URI。
• httpHeaders：自定义HTTP请求headers，HTTP允许重复headers。
• port： 容器上要访问端口号或名称。

示例三：通过TCP方式做健康探测

Kubelet将尝试在指定的端口上打开容器上的套接字，如果能建立连接，则表明容器健康。

pods/probe/tcp-liveness-readiness.yaml  
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: goproxy
  labels:
    app: goproxy
spec:
  containers:
  - name: goproxy
    image: k8s.gcr.io/goproxy:0.1
    ports:
    - containerPort: 8080
    readinessProbe:
      tcpSocket:
        port: 8080
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 10
    livenessProbe:
      tcpSocket:
        port: 8080
      initialDelaySeconds: 15
      periodSeconds: 20

TCP检查方式和HTTP检查方式非常相似，示例中两种探针都使用了，在容器启动5秒后，kubelet将发送第一个readinessProbe探针，这将连接到容器的8080端口，如果探测成功，则该Pod将被标识为ready，10秒后，kubelet将进行第二次连接。
除此之后，此配置还包含了livenessProbe探针，在容器启动15秒后，kubelet将发送第一个livenessProbe探针，仍然尝试连接容器的8080端口，如果连接失败则重启容器。
创建：

kubectl create -f https://k8s.io/examples/pods/probe/tcp-liveness-readiness.yaml

15秒后，查看Pod事件以验证活动探测：

kubectl describe pod goproxy

当容器有多个端口时，通常会给每个端口命名，所以在使用探针探测时，也可以直接写自定义的端口名称

ports:
- name: liveness-port
  containerPort: 8080
  hostPort: 8080
livenessProbe:
  httpGet:
    path: /healthz
    port: liveness-port

ReadinessProbe探针配置：

ReadinessProbe探针的使用场景livenessProbe稍有不同，有的时候应用程序可能暂时无法接受请求，比如Pod已经Running了，但是容器内应用程序尚未启动成功，在这种情况下，如果没有ReadinessProbe，则Kubernetes认为它可以处理请求了，然而此时，我们知道程序还没启动成功是不能接收用户请求的，所以不希望kubernetes把请求调度给它，则使用ReadinessProbe探针。
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是将Pod IP:Port从对应的EndPoint列表中删除，而livenessProbe则Kill容器并根据Pod的重启策略来决定作出对应的措施。
ReadinessProbe探针探测容器是否已准备就绪，如果未准备就绪则kubernetes不会将流量转发给此Pod。

ReadinessProbe探针与livenessProbe一样也支持exec、httpGet、TCP的探测方式，配置方式相同，只不过是将livenessProbe字段修改为ReadinessProbe。

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

ReadinessProbe探针的HTTP、TCP的探测方式也与livenessProbe的基本一致。

示例四： ReadinessProbe示例

现在来看一个加入ReadinessProbe探针和一个没有ReadinessProbe探针的示例：
该示例中，创建了一个deploy，名为JavaApp，启动的容器运行一个java应用程序，程序监听端口为8080。

# 没有加入ReadinessProbe
cat JavaApp.yaml
---
kind: Deployment
apiVersion: apps/v1
metadata:
  name: JavaApp
  namespace: default
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      test: JavaApp
  template: 
    metadata:
      labels:
         test: JavaApp
    spec:
      affinity:
        nodeAffinity:
          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - weight: 1
            preference:
              matchExpressions:
              - key: env
                operator: In
                values:
                - testing
      containers:
      - image: 192.168.1.183:8081/jar/JavaApp:29
        name: JavaApp
        ports:  
        - containerPort: 8080
      imagePullSecrets:
      - name: myregistrykey
---       
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: JavaApp
  namespace: default
spec:
  selector:
      test: JavaApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 8080

创建：

kubectl create -f JavaApp.yaml

刚创建后，等几秒钟后，查看Pod状态：

$  kubectl get pod
NAME                     READY     STATUS    RESTARTS   AGE
JavaApp-579b45567c-tdsrk    1/1      Running        0            6s

从上面可以看到，Pod刚启动6s，自身状态已Running，其READ字段，1/1 表示1个容器状态已准备就绪了，此时，对于kubernetes而言，它已经可以接收请求了，而实际上服务还无法访问，因为JAVA程序还尚启动起来，本人实验中的JAVA程序启动时间大概需要50s，50s后方可正常访问，所以针对此类程序，必须配置ReadinessProbe。

#加入readinessProbe
kind: Deployment
apiVersion: apps/v1
metadata:
  name: JavaApp
  namespace: default
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      test: JavaApp
  template: 
    metadata:
      labels:
        test: JavaApp
    spec:
      affinity:
        nodeAffinity:
          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - weight: 1
            preference:
              matchExpressions:
              - key: env
                operator: In
                values:
                - testing
      containers:
      - image: 192.168.1.183:8081/jar/JavaApp:29
        name: JavaApp
        ports:  
        - containerPort: 8080
        readinessProbe:
          tcpSocket:
            port: 8080
          initialDelaySeconds: 60
          periodSeconds: 10
      imagePullSecrets:
      - name: myregistrykey
---
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: JavaApp
  namespace: default
spec:
  selector:
    test: JavaApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 8080

在该配置文件中，ReadinessProbe探针的探测方式为tcpSocket，因为程序监听在8080端口，所以这里探测为对8080建立连接。程序启动时间大概50多秒，所以这里第一次探测时间是在Pod Runing后60秒后，间隔10秒后执行第二次探测。
创建Pod：

kubectl create -f JavaApp.yaml

创建后等50秒查看状态：

 $ kubectl get pod -o wide
NAME                         READY     STATUS    RESTARTS   AGE          IP             NODE
JavaApp-64b58cfd5c-kpc4s    0/1       Running   0           55s     172.26.91.109   192.168.1.180

Pod虽然已处于Runnig状态，但是由于第一次探测时间未到，所以READY字段为0/1，即容器的状态为未准备就绪，在未准备就绪的情况下，其Pod对应的Service下的Endpoint也为空，所以才不会有任何请求被调度进来。

$ kubectl get endpoints
   NAME           ENDPOINTS   
  JavaApp

当通过第一次探测的检查通过后，容器的状态自然会转为READ状态。

$ kubectl get pod
NAME                      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
JavaApp-64b58cfd5c-qj886   1/     Running       0          1m

$ kubectl get endpoints 
NAME                ENDPOINTS                          AGE
JavaApp            172.26.91.113:8080                 1m

此后根据指定的间隔时间10s后再次探测，如果不通过，则kubernetes就会将Pod IP从EndPoint列表中移除。

配置探针(Probe)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启动后延迟多久才进行检查，单位：秒。
• periodSeconds：检查的间隔时间，默认为10，单位：秒。
• timeoutSeconds：探测的超时时间，默认为1，单位：秒。
• successThreshold：探测失败后认为成功的最小连接成功次数，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。