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Kubernetes健康检查机制

著作：行癫 <盗版必究>

一：检查恢复机制

1.容器健康检查和恢复机制

在 k8s 中，可以为 Pod 里的容器定义一个健康检查"探针"。kubelet 就会根据这个 Probe 的返回值决定这个容器的状态，而不是直接以容器是否运行作为依据。这种机制，是生产环境中保证应用健康存活的重要手段。

2.命令模式探针

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  labels:
    test: liveness
  name: test-liveness-exec
spec:
  containers:
  - name: liveness
    image: daocloud.io/library/nginx
    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

它在启动之后做的第一件事是在 /tmp 目录下创建了一个 healthy 文件，以此作为自己已经正常运行的标志。而 30 s 过后，它会把这个文件删除掉

与此同时，定义了一个这样的 livenessProbe（健康检查）。它的类型是 exec，它会在容器启动后，在容器里面执行一句我们指定的命令，比如："cat /tmp/healthy"。这时，如果这个文件存在，这条命令的返回值就是 0，Pod 就会认为这个容器不仅已经启动，而且是健康的。这个健康检查，在容器启动 5 s 后开始执行（initialDelaySeconds: 5），每 5 s 执行一次（periodSeconds: 5）

创建Pod：

[root@master diandian]# kubectl create -f test-liveness-exec.yaml

查看 Pod 的状态：

[root@master diandian]# kubectl get pod
NAME                READY     STATUS    RESTARTS   AGE
test-liveness-exec   1/1       Running   0          10s

由于已经通过了健康检查，这个 Pod 就进入了 Running 状态

30 s 之后，再查看一下 Pod 的 Events：

[root@master diandian]# kubectl describe pod test-liveness-exec

发现，这个 Pod 在 Events 报告了一个异常：

FirstSeen LastSeen    Count   From            SubobjectPath           Type        Reason      Message
--------- --------    -----   ----            -------------           --------    ------      -------
2s        2s      1   {kubelet worker0}   spec.containers{liveness}   Warning     Unhealthy   Liveness probe failed: cat: can't open '/tmp/healthy': No such file or directory

显然，这个健康检查探查到 /tmp/healthy 已经不存在了，所以它报告容器是不健康的。那么接下来会发生什么呢？

再次查看一下这个 Pod 的状态：

[root@master diandian]# kubectl get pod test-liveness-exec
NAME           READY     STATUS    RESTARTS   AGE
liveness-exec   1/1       Running   1          1m

这时发现，Pod 并没有进入 Failed 状态，而是保持了 Running 状态。这是为什么呢？

RESTARTS 字段从 0 到 1 的变化，就明白原因了：这个异常的容器已经被 Kubernetes 重启了。在这个过程中，Pod 保持 Running 状态不变

注意：

Kubernetes 中并没有 Docker 的 Stop 语义。所以虽然是 Restart（重启），但实际却是重新创建了容器

这个功能就是 Kubernetes 里的Pod 恢复机制，也叫 restartPolicy。它是 Pod 的 Spec 部分的一个标准字段（pod.spec.restartPolicy），默认值是 Always，即：任何时候这个容器发生了异常，它一定会被重新创建

小提示：

Pod 的恢复过程，永远都是发生在当前节点上，而不会跑到别的节点上去。事实上，一旦一个 Pod 与一个节点（Node）绑定，除非这个绑定发生了变化（pod.spec.node 字段被修改），否则它永远都不会离开这个节点。这也就意味着，如果这个宿主机宕机了，这个 Pod 也不会主动迁移到其他节点上去。

而如果你想让 Pod 出现在其他的可用节点上，就必须使用 Deployment 这样的"控制器"来管理 Pod，哪怕你只需要一个 Pod 副本。这就是一个单 Pod 的 Deployment 与一个 Pod 最主要的区别。

3.http get方式探针

[root@master diandian]# vim liveness-httpget.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: liveness-httpget-pod
  namespace: default
spec:
  containers:
    - name: liveness-exec-container
      image: daocloud.io/library/nginx
      imagePullPolicy: IfNotPresent
      ports:
        - name: http
          containerPort: 80
      livenessProbe:
        httpGet:
          port: http
          path: /index.html
        initialDelaySeconds: 1
        periodSeconds: 3

创建该pod：

[root@master diandian]# kubectl create -f liveness-httpget.yaml 
pod/liveness-httpget-pod created

查看当前pod的状态：

[root@master diandian]# kubectl describe pod liveness-httpget-pod
...
    Liveness:       http-get http://:http/index.html delay=1s timeout=1s period=3s #success=1 #failure=3
...

测试将容器内的index.html删除掉：

[root@master diandian]# kubectl exec liveness-httpget-pod -c liveness-exec-container -it  -- /bin/sh
/ # ls
bin    dev    etc    home   lib    media  mnt    proc   root   run    sbin   srv    sys    tmp    usr    var
/ # mv /usr/share/nginx/html/index.html index.html
/ # command terminated with exit code 137

可以看到，当把index.html移走后，这个容器立马就退出了

查看pod的信息：

[root@master diandian]# kubectl describe pod liveness-httpget-pod
...
  Normal   Killing    1m                kubelet, node02    Killing container with id docker://liveness-exec-container:Container failed liveness probe.. Container will be killed and recreated.
...

看输出，容器由于健康检查未通过，pod会被杀掉，并重新创建：

[root@master diandian]# kubectl get pods
NAME                   READY     STATUS    RESTARTS   AGE
liveness-httpget-pod   1/1       Running   1          33m
restarts 为 1

重新登陆容器查看：

[root@master diandian]# kubectl exec liveness-httpget-pod -c liveness-exec-container -it  -- /bin/sh
/ # cat /usr/share/nginx/html/index.html

新登陆容器，发现index.html又出现了，证明容器是被重拉了

4.Pod 的恢复策略

可以通过设置 restartPolicy，改变 Pod 的恢复策略。一共有3种：

Always:在任何情况下，只要容器不在运行状态，就自动重启容器

OnFailure:只在容器异常时才自动重启容器

Never: 从来不重启容器

注意：

官方文档把 restartPolicy 和 Pod 里容器的状态，以及 Pod 状态的对应关系，总结了非常复杂的一大堆情况。实际上，你根本不需要死记硬背这些对应关系，只要记住如下两个基本的设计原理即可：

只要 Pod 的 restartPolicy 指定的策略允许重启异常的容器（比如：Always），那么这个 Pod 就会保持 Running 状态，并进行容器重启。否则，Pod 就会进入 Failed 状态

对于包含多个容器的 Pod，只有它里面所有的容器都进入异常状态后，Pod 才会进入 Failed 状态。在此之前，Pod 都是 Running 状态。此时，Pod 的 READY 字段会显示正常容器的个数

例如：

[root@master diandian]# kubectl get pod test-liveness-exec
NAME           READY     STATUS    RESTARTS   AGE
liveness-exec   0/1       Running   1          1m

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