How to use probes in k8s

一、Kubernetes probes三种探针

k8s存在存活（Liveness）、就绪（Readiness）和启动（Startup）三种探针，根据k8s官方的描述如下：

• kubelet 使用存活探针（Liveness）来确定什么时候要重启容器。 例如，存活探针可以探测到应用死锁（应用程序在运行，但是无法继续执行后面的步骤）情况。 重启这种状态下的容器有助于提高应用的可用性，即使其中存在缺陷。
• kubelet 使用就绪探针（Readiness）可以知道容器何时准备好接受请求流量，当一个 Pod 内的所有容器都就绪时，才能认为该 Pod 就绪。 这种信号的一个用途就是控制哪个 Pod 作为 Service 的后端。 若 Pod 尚未就绪，会被从 Service 的负载均衡器中剔除。
• kubelet 使用启动探针（Startup）来了解应用容器何时启动。 如果配置了这类探针，你就可以控制容器在启动成功后再进行存活性和就绪态检查， 确保这些存活、就绪探针不会影响应用的启动。 启动探针可以用于对慢启动容器进行存活性检测，避免它们在启动运行之前就被杀掉。

二、Kubernetes probes探针四种检测方式

探针probes主要有四种方法来检查容器状态， 每个探针都必须准确定义为这四种机制中的一种：

1. exec：在容器内执行指定命令。如果命令退出时返回码为 0 则认为诊断成功。
2. grpc：使用 gRPC 执行一个远程过程调用。 目标应该实现 gRPC健康检查。 如果响应的状态是 “SERVING”，则认为诊断成功。 gRPC 探针是一个 Alpha 特性，只有在你启用了 “GRPCContainerProbe” 特性门控时才能使用。
3. httpGet：对容器的 IP 地址上指定端口和路径执行 HTTP GET 请求。如果响应的状态码大于等于 200 且小于 400，则诊断被认为是成功的。
4. tcpSocket：对容器的 IP 地址上的指定端口执行 TCP 检查。如果端口打开，则诊断被认为是成功的。 如果远程系统（容器）在打开连接后立即将其关闭，这算作是健康的。

三、Pod 调度状态及调度参数

pod的调度状态

K8s的pod调度时会有podstatus。Kubelet 管理以下 PodCondition：

• PodScheduled：Pod 已经被调度到某节点；
• PodHasNetwork：Pod 被成功创建并且配置了网络；
• ContainersReady：Pod 中所有容器都已就绪；
• Initialized：所有的 Init 容器都已成功完成；
• Ready：Pod 可以为请求提供服务，并且应该被添加到对应服务的负载均衡池中。

pod调度参数

对于存活（Liveness）、就绪（Readiness）和启动（Startup）三种探针，您可以配置几个字段来控制探测的行为：

• initialDelaySeconds：容器启动后经过这个时间（以秒为单位）后才可以调度探测。默认值为 0。
• periodSeconds：执行探测间的延迟时间（以秒为单位）。默认值为 10。这个值必须大于 timeoutSeconds。
• timeoutSeconds：不活跃状态维持了这个时间（以秒为单位）后，探测超时，容器被认为已失败。默认值为 1。这个值必须小于 periodSeconds。
• successThreshold：探测在失败后必须报告成功的次数，才会重置容器状态为成功。对于存活度探测，这个值必须是 1。默认值为 1。
• failureThreshold：这个探测允许失败的次数。默认值为 3。在指定的尝试后：
  • 对于存活度探测，容器被重启
  • 对于就绪度探测，pod 标记为 Unready
  • 对于启动探测，容器会终止，并取决于 pod 的 restartPolicy

配置示例

配置示例如下：

 1apiVersion: v1
 2kind: Pod
 3metadata:
 4  labels:
 5    test: health-check
 6  name: my-application
 7...
 8spec:
 9  containers:
10  - name: goproxy-app 
11    args:
12    image: k8s.gcr.io/goproxy:0.1 
13    livenessProbe: 
14      httpGet: 
15        scheme: HTTPS 
16        path: /healthz
17        port: 8080 
18        httpHeaders:
19        - name: X-Custom-Header
20          value: Awesome
21    startupProbe: 
22      httpGet: 
23        path: /healthz
24        port: 8080 
25      failureThreshold: 30 
26      periodSeconds: 10 
27...

以上是 redhat openshift上给出的示例。在具体执行过程中，可以通过运行kubectl get pod 查看pod状态。

四、一个示例

这里并没有使用k8s官方网站的示例，也没有使用redhat openshit上的示例。这里使用的是github上的一个示例on GitHub。

程序内容比较简单，是通过flask程序生成10以内的随机数，如果数字刚好为7，刚健康检查函数则认为探测到了判断为假的结果，在http_get探针累计到三次以后，pod就会发生重启，页面会返回500的内部错误，如果是其他数则返回一张图片。

 1# app.py
 2from flask import Flask, render_template
 3from random import randrange
 4from os import environ as env
 5
 6app = Flask(__name__)
 7healthy = True
 8
 9
10def update_health():
11    global healthy
12    if randrange(10) == 7:
13        healthy = False
14    return healthy
15
16
17@app.route("/")
18def hello_world():
19    if update_health():
20        return render_template(
21            "index.html", pod_name=env.get("POD_NAME", "somewhere")
22        )
23
24
25@app.route("/healthz")
26def healthz():
27    if update_health():
28        return "OK"

这里 healthy 会有10%的概率为flase，我们可以将该代码在Kubernetes cluster, Minikube or K3s上运行测试。

1$ kubectl apply -f kubernetes/deployment.yaml
2$ kubectl apply -f kubernetes/service.yaml

当然这里运行后，多次刷新后，pod能否重启也取决于使用的探针的类型，仅有在使用存数探针的情况下，程序才会重启。

参考页面：

k8s官方页面

padok