k8s探针模式

探针的三种模式

1. 活跃 存活 liveness

2. 就绪 Readiness

3. 启动 startup

针对运行中的容器，kubelet 可以选择是否执行以下三种探针，以及如何针对探测结果作出反应：

livenessProbe：指示容器是否正在运行。如果存活态探测失败，则 kubelet 会杀死容器， 并且容器将根据其重启策略决定未来。如果容器不提供存活探针， 则默认状态为 Success。

readinessProbe：指示容器是否准备好为请求提供服务。如果就绪态探测失败， 端点控制器将从与 Pod 匹配的所有服务的端点列表中删除该 Pod 的 IP 地址。 初始延迟之前的就绪态的状态值默认为 Failure。 如果容器不提供就绪态探针，则默认状态为 Success。

startupProbe: 指示容器中的应用是否已经启动。如果提供了启动探针，则所有其他探针都会被 禁用，直到此探针成功为止。如果启动探测失败，kubelet 将杀死容器，而容器依其 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 Success。

负载资源的示例

Deployment
StatefulSet
DaemonSet

phase 可能的值： 也是容器的状态提示

PodScheduled：Pod 已经被调度到某节点；
ContainersReady：Pod 中所有容器都已就绪；
Initialized：所有的 Init 容器 都已成功启动；
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

Pending（悬决） Pod 已被 Kubernetes 系统接受，但有一个或者多个容器尚未创建亦未运行。此阶段包括等待 Pod 被调度的时间和通过网络下载镜像的时间，
Running（运行中） Pod 已经绑定到了某个节点，Pod 中所有的容器都已被创建。至少有一个容器仍在运行，或者正处于启动或重启状态。
Succeeded（成功） Pod 中的所有容器都已成功终止，并且不会再重启。
Failed（失败） Pod 中的所有容器都已终止，并且至少有一个容器是因为失败终止。也就是说，容器以非 0 状态退出或者被系统终止。
Unknown（未知） 因为某些原因无法取得 Pod 的状态。这种情况通常是因为与 Pod 所在主机通信失败。

如果某节点死掉或者与集群中其他节点失联，Kubernetes 会实施一种策略，将失去的节点上运行的所有 Pod 的 phase 设置为 Failed

容器状态

Kubernetes 会跟踪 Pod 中每个容器的状态，就像它跟踪 Pod 总体上的阶段一样。 你可以使用容器生命周期回调 来在容器生命周期中的特定时间点触发事件。

一旦调度器将 Pod 分派给某个节点，kubelet 就通过 容器运行时 开始为 Pod 创建容器。 容器的状态有三种：Waiting（等待）、Running（运行中）和 Terminated（已终止）。

要检查 Pod 中容器的状态，你可以使用 kubectl describe pod 。 其输出中包含 Pod 中每个容器的状态。

每种状态都有特定的含义：

Waiting （等待）
如果容器并不处在 Running 或 Terminated 状态之一，它就处在 Waiting 状态。 处于 Waiting 状态的容器仍在运行它完成启动所需要的操作：例如，从某个容器镜像 仓库拉取容器镜像，或者向容器应用 Secret 数据等等。 当你使用 kubectl 来查询包含 Waiting 状态的容器的 Pod 时，你也会看到一个 Reason 字段，其中给出了容器处于等待状态的原因。

Running（运行中）
Running 状态表明容器正在执行状态并且没有问题发生。 如果配置了 postStart 回调，那么该回调已经执行且已完成。 如果你使用 kubectl 来查询包含 Running 状态的容器的 Pod 时，你也会看到 关于容器进入 Running 状态的信息。

Terminated（已终止）
处于 Terminated 状态的容器已经开始执行并且或者正常结束或者因为某些原因失败。 如果你使用 kubectl 来查询包含 Terminated 状态的容器的 Pod 时，你会看到 容器进入此状态的原因、退出代码以及容器执行期间的起止时间。

如果容器配置了 preStop 回调，则该回调会在容器进入 Terminated 状态之前执行

容器重启策略
Pod 的 spec 中包含一个 restartPolicy 字段，其可能取值包括 Always、OnFailure 和 Never。默认值是 Always。

restartPolicy 适用于 Pod 中的所有容器。restartPolicy 仅针对同一节点上 kubelet 的容器重启动作。当 Pod 中的容器退出时，kubelet 会按指数回退 方式计算重启的延迟（10s、20s、40s、…），其最长延迟为 5 分钟。 一旦某容器执行了 10 分钟并且没有出现问题，kubelet 对该容器的重启回退计时器执行 重置操作。

Pod 状况

Pod 有一个 PodStatus 对象，其中包含一个 PodConditions 数组。Pod 可能通过也可能未通过其中的一些状况测试。

PodScheduled：Pod 已经被调度到某节点；
ContainersReady：Pod 中所有容器都已就绪；
Initialized：所有的 Init 容器 都已成功启动；
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。
字段名称 描述
type Pod 状况的名称
status 表明该状况是否适用，可能的取值有 “True”, “False” 或 “Unknown”
lastProbeTime 上次探测 Pod 状况时的时间戳
lastTransitionTime Pod 上次从一种状态转换到另一种状态时的时间戳
reason 机器可读的、驼峰编码（UpperCamelCase）的文字，表述上次状况变化的原因
message 人类可读的消息，给出上次状态转换的详细信息

定义存活命令

许多长时间运行的应用程序最终会过渡到断开的状态，除非重新启动，否则无法恢复。 Kubernetes 提供了存活探测器来发现并补救这种情况。

在这篇练习中，你会创建一个 Pod，其中运行一个基于 k8s.gcr.io/busybox 镜像的容器。 下面是这个 Pod 的配置文件。

vim pods/probe/exec-liveness.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  labels:
    test: liveness
  name: liveness-exec
spec:
  containers:
  - name: liveness
    image: admin02/busybox:latest     #这个我换成我自己的了 用我的也可以 官网的可能有时候下载失败 应为在国外
    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

在这个配置文件中，可以看到 Pod 中只有一个容器。 periodSeconds 字段指定了 kubelet 应该每 5 秒执行一次存活探测。 initialDelaySeconds 字段告诉 kubelet 在执行第一次探测前应该等待 5 秒。 kubelet 在容器内执行命令 cat /tmp/healthy 来进行探测。 如果命令执行成功并且返回值为 0，kubelet 就会认为这个容器是健康存活的。 如果这个命令返回非 0 值，kubelet 会杀死这个容器并重新启动它。

这个容器生命的前 30 秒， /tmp/healthy 文件是存在的。 所以在这最开始的 30 秒内，执行命令 cat /tmp/healthy 会返回成功代码。 30 秒之后，执行命令 cat /tmp/healthy 就会返回失败代码。 应为这个是 容器启动 30秒 他会创建这个文件 30以后他就自己删了 然后找不到了 他就自己重启容器了

创建 Pod
kubectl apply -f https://k8s.io/examples/pods/probe/exec-liveness.yaml

在 30 秒内，查看 Pod 的事件：
kubectl describe pod liveness-exec

输出结果表明还没有存活探测器失败：
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 秒之后，再来看 Pod 的事件:
kubectl describe pod liveness-exec
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

再等另外 30 秒，检查看这个容器被重启了：
kubectl get pod liveness-exec

输出结果显示 RESTARTS 的值增加了 1。
NAME            READY     STATUS    RESTARTS   AGE
liveness-exec   1/1       Running   1          1m

演示第二个项目

定义一个存活态 HTTP 请求接口
另外一种类型的存活探测方式是使用 HTTP GET 请求。 下面是一个 Pod 的配置文件，其中运行一个基于 k8s.gcr.io/liveness 镜像的容器

这个配置文件中，可以看到 Pod 也只有一个容器。 periodSeconds 字段指定了 kubelet 每隔 3 秒执行一次存活探测。 initialDelaySeconds 字段告诉 kubelet 在执行第一次探测前应该等待 3 秒。 kubelet 会向容器内运行的服务（服务会监听 8080 端口）发送一个 HTTP GET 请求来执行探测。 如果服务器上 /healthz 路径下的处理程序返回成功代码，则 kubelet 认为容器是健康存活的。 如果处理程序返回失败代码，则 kubelet 会杀死这个容器并且重新启动它。

任何大于或等于 200 并且小于 400 的返回代码标示成功，其它返回代码都标示失败。

可以在这里看服务的源码 server.go。

容器存活的最开始 10 秒中，/healthz 处理程序返回一个 200 的状态码。之后处理程序返回 500 的状态码。

vim http-liveness.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  labels:
    test: liveness
  name: liveness-http
spec:
  containers:
  - name: liveness
    image: admin02/liveness:latest
    args:
    - /server
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /healthz
        port: 8080
        httpHeaders:
        - name: Custom-Header
          value: Awesome
      initialDelaySeconds: 3
      periodSeconds: 3

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"))
    }
})

kubelet 在容器启动之后 3 秒开始执行健康检测。所以前几次健康检查都是成功的。 但是 10 秒之后，健康检查会失败，并且 kubelet 会杀死容器再重新启动容器。

创建一个 Pod 来测试 HTTP 的存活检测：

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

10 秒之后，通过看 Pod 事件来检测存活探测器已经失败了并且容器被重新启动了。

kubectl describe pod liveness-http

在 1.13（包括 1.13版本）之前的版本中，如果在 Pod 运行的节点上设置了环境变量 http_proxy（或者 HTTP_PROXY），HTTP 的存活探测会使用这个代理。 在 1.13 之后的版本中，设置本地的 HTTP 代理环境变量不会影响 HTTP 的存活探测

定义 TCP 的存活探测

第三种类型的存活探测是使用 TCP 套接字。 通过配置，kubelet 会尝试在指定端口和容器建立套接字链接。 如果能建立连接，这个容器就被看作是健康的，如果不能则这个容器就被看作是有问题的

vim  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

如你所见，TCP 检测的配置和 HTTP 检测非常相似。 下面这个例子同时使用就绪和存活探测器。kubelet 会在容器启动 5 秒后发送第一个就绪探测。 这会尝试连接 goproxy 容器的 8080 端口。 如果探测成功，这个 Pod 会被标记为就绪状态，kubelet 将继续每隔 10 秒运行一次检测。

除了就绪探测，这个配置包括了一个存活探测。 kubelet 会在容器启动 15 秒后进行第一次存活探测。 与就绪探测类似，会尝试连接 goproxy 容器的 8080 端口。 如果存活探测失败，这个容器会被重新启动。

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

15 秒之后，通过看 Pod 事件来检测存活探测器：

kubectl describe pod goproxy

使用命名端口

对于 HTTP 或者 TCP 存活检测可以使用命名的 ContainerPort。

ports:
- name: liveness-port
  containerPort: 8080
  hostPort: 8080

livenessProbe:
  httpGet:
    path: /healthz
    port: liveness-port

使用启动探测器保护慢启动容器

有时候，会有一些现有的应用程序在启动时需要较多的初始化时间。 要不影响对引起探测死锁的快速响应，这种情况下，设置存活探测参数是要技巧的。 技巧就是使用一个命令来设置启动探测，针对HTTP 或者 TCP 检测，可以通过设置 failureThreshold * periodSeconds 参数来保证有足够长的时间应对糟糕情况下的启动时间。

所以，前面的例子就变成了：

ports:
- name: liveness-port
  containerPort: 8080
  hostPort: 8080

livenessProbe:
  httpGet:
    path: /healthz
    port: liveness-port
  failureThreshold: 1
  periodSeconds: 10

startupProbe:
  httpGet:
    path: /healthz
    port: liveness-port
  failureThreshold: 30
  periodSeconds: 10

幸亏有启动探测，应用程序将会有最多 5 分钟(30 * 10 = 300s) 的时间来完成它的启动。 一旦启动探测成功一次，存活探测任务就会接管对容器的探测，对容器死锁可以快速响应。 如果启动探测一直没有成功，容器会在 300 秒后被杀死，并且根据 restartPolicy 来设置 Pod 状态。

定义就绪探测器

有时候，应用程序会暂时性的不能提供通信服务。 例如，应用程序在启动时可能需要加载很大的数据或配置文件，或是启动后要依赖等待外部服务。 在这种情况下，既不想杀死应用程序，也不想给它发送请求。 Kubernetes 提供了就绪探测器来发现并缓解这些情况。 容器所在 Pod 上报还未就绪的信息，并且不接受通过 Kubernetes Service 的流量。
说明： 就绪探测器在容器的整个生命周期中保持运行状态。
注意： 活跃性探测器 不等待 就绪性探测器成功。 如果要在执行活跃性探测器之前等待，应该使用 initialDelaySeconds 或 startupProbe。
就绪探测器的配置和存活探测器的配置相似。 唯一区别就是要使用 readinessProbe 字段，而不是 livenessProbe 字段。

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

HTTP 和 TCP 的就绪探测器配置也和存活探测器的配置一样的。

就绪和存活探测可以在同一个容器上并行使用。 两者都用可以确保流量不会发给还没有准备好的容器，并且容器会在它们失败的时候被重新启动

配置探测器

Probe 有很多配置字段，可以使用这些字段精确的控制存活和就绪检测的行为：

initialDelaySeconds：容器启动后要等待多少秒后存活和就绪探测器才被初始化，默认是 0 秒，最小值是 0。
periodSeconds：执行探测的时间间隔（单位是秒）。默认是 10 秒。最小值是 1。
timeoutSeconds：探测的超时后等待多少秒。默认值是 1 秒。最小值是 1。
successThreshold：探测器在失败后，被视为成功的最小连续成功数。默认值是 1。 存活和启动探测的这个值必须是 1。最小值是 1。
failureThreshold：当探测失败时，Kubernetes 的重试次数。 存活探测情况下的放弃就意味着重新启动容器。 就绪探测情况下的放弃 Pod 会被打上未就绪的标签。默认值是 3。最小值是 1

说明：

在 Kubernetes 1.20 版本之前，exec 探针会忽略 timeoutSeconds：探针会无限期地 持续运行，甚至可能超过所配置的限期，直到返回结果为止。

这一缺陷在 Kubernetes v1.20 版本中得到修复。你可能一直依赖于之前错误的探测行为， 甚至你都没有觉察到这一问题的存在，因为默认的超时值是 1 秒钟。 作为集群管理员，你可以在所有的 kubelet 上禁用 ExecProbeTimeout 特性门控 （将其设置为 false），从而恢复之前版本中的运行行为，之后当集群中所有的 exec 探针都设置了 timeoutSeconds 参数后，移除此标志重载。 如果你有 Pods 受到此默认 1 秒钟超时值的影响，你应该更新 Pod 对应的探针的 超时值，这样才能为最终去除该特性门控做好准备。

当此缺陷被修复之后，在使用 dockershim 容器运行时的 Kubernetes 1.20+ 版本中，对于 exec 探针而言，容器中的进程可能会因为超时值的设置保持持续运行， 即使探针返回了失败状态。

注意：
如果就绪态探针的实现不正确，可能会导致容器中进程的数量不断上升。 如果不对其采取措施，很可能导致资源枯竭的状况。

HTTP 探测

HTTP Probes 可以在 httpGet 上配置额外的字段：

host：连接使用的主机名，默认是 Pod 的 IP。也可以在 HTTP 头中设置 “Host” 来代替。
scheme ：用于设置连接主机的方式（HTTP 还是 HTTPS）。默认是 HTTP。
path：访问 HTTP 服务的路径。默认值为 “/”。
httpHeaders：请求中自定义的 HTTP 头。HTTP 头字段允许重复。
port：访问容器的端口号或者端口名。如果数字必须在 1 ～ 65535 之间。
对于 HTTP 探测，kubelet 发送一个 HTTP 请求到指定的路径和端口来执行检测。 除非 httpGet 中的 host 字段设置了，否则 kubelet 默认是给 Pod 的 IP 地址发送探测。 如果 scheme 字段设置为了 HTTPS，kubelet 会跳过证书验证发送 HTTPS 请求。 大多数情况下，不需要设置host 字段。 这里有个需要设置 host 字段的场景，假设容器监听 127.0.0.1，并且 Pod 的 hostNetwork 字段设置为了 true。那么 httpGet 中的 host 字段应该设置为 127.0.0.1。 可能更常见的情况是如果 Pod 依赖虚拟主机，你不应该设置 host 字段，而是应该在 httpHeaders 中设置 Host。

针对 HTTP 探针，kubelet 除了必需的 Host 头部之外还发送两个请求头部字段： User-Agent 和 Accept。这些头部的默认值分别是 kube-probe/{{ skew latestVersion >}} （其中 1.25 是 kubelet 的版本号）和 /。

你可以通过为探测设置 .httpHeaders 来重载默认的头部字段值；例如：

livenessProbe:
  httpGet:
    httpHeaders:
      - name: Accept
        value: application/json

startupProbe:
  httpGet:
    httpHeaders:
      - name: User-Agent
        value: MyUserAgent

你也可以通过将这些头部字段定义为空值，从请求中去掉这些头部字段。

livenessProbe:
  httpGet:
    httpHeaders:
      - name: Accept
        value: ""

startupProbe:
  httpGet:
    httpHeaders:
      - name: User-Agent
        value: ""

TCP 探测

对于一次 TCP 探测，kubelet 在节点上（不是在 Pod 里面）建立探测连接， 这意味着你不能在 host 参数上配置服务名称，因为 kubelet 不能解析服务名称。

探测器级别 terminationGracePeriodSeconds
FEATURE STATE: Kubernetes v1.21 [alpha]
在 1.21 版之前，pod 级别的 terminationGracePeriodSeconds 被用来终止 未能成功处理活跃性探测或启动探测的容器。 这种耦合是意料之外的，可能会导致在设置了 pod 级别的 terminationGracePeriodSeconds 后， 需要很长的时间来重新启动失败的容器。

在1.21中，启用特性标志 ProbeTerminationGracePeriod 后， 用户可以指定一个探测器级别的 terminationGracePeriodSeconds 作为探测器规格的一部分。 当该特性标志被启用时，若同时设置了 Pod 级别和探测器级别的 terminationGracePeriodSeconds， kubelet 将使用探测器级的值。

例如，

spec:
  terminationGracePeriodSeconds: 3600  # pod-level
  containers:
  - name: test
    image: ...

    ports:
    - name: liveness-port
      containerPort: 8080
      hostPort: 8080

    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /healthz
        port: liveness-port
      failureThreshold: 1
      periodSeconds: 60
      # Override pod-level terminationGracePeriodSeconds #
      terminationGracePeriodSeconds: 60

探测器级别的 terminationGracePeriodSeconds 不能用于设置就绪态探针。 它将被 API 服务器拒绝。