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【Kubernetes】Liveness/Readiness Probe

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 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

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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: 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:

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/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:

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kubectl create -f exec-liveness.yaml

在30秒内,查看Pod的event:

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kubectl describe pod liveness-exec

结果显示没有失败的liveness probe:

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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 "busybox"
23s 23s 1 {kubelet worker0} spec.containers{liveness} Normal Pulled Successfully pulled image "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:

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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。

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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 "busybox"
36s 36s 1 {kubelet worker0} spec.containers{liveness} Normal Pulled Successfully pulled image "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:

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kubectl get pod liveness-exec

从输出结果来RESTARTS值加1了。

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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

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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。

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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:

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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。

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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。

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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:

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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

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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