【Kubernetes运维篇】零故障升级Pod健康探测详解

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一、Pod健康探测介绍

中文官方参考文档:

Pod探测是Kubernetes中的一种机制，用于检测Pod的状态和健康状况。当探测到Pod状态不正常时，根据重启策略进行相应的Pod操作，探测可以帮助Kubernetes集群自动化地管理容器的健康状态，提高应用程序的可靠性和可用性。

探测针对Pod中容器进行操作，所以探测定义在kubectl explain pod.spec.containers 字段下面

1、三种容器探测方法

启动探测（StartupProbe）：探测Pod中容器中的应用是否已经启动，如果启动探测失败，kubelet 将杀死容器，容器服从其重启策略进行重启。如果容器没有提供启动探测，则默认状态为成功Success。
存活探测（Liveness Probe）：探测Pod中容器是否正常运行，如果探测失败，kubelet根据重启策略判断是否重启该容器。
就绪探测（Readiness Probe）：检测容器中的应用是否可以接受请求，当探测成功后才使Pod对外提供网络访问，将容器标记为就绪状态，可以加到pod前端负载，如果探测失败，则将容器标记为未就绪状态，会把pod从前端负载移除。

三种探测的优先级是启动探测最高，存活探测、就绪探测并行，启动探测成功后才会进行下面的探测。

2、常用三种探测探针

启动探测、存活探测、就绪探测都支持下面三种探针：

exec：在容器执行命令，通过返回码判断是否执行成功，非零表示失败。
tcpSocket：通过容器的IP地址和端口执行TCP检查，如果可以建立TCP连接，则表示探测成功。
httpGet：通过容器的IP地址、端口号及路径调用 HTTP Get方法，如果响应的状态码大于等于200且小于400，则认为容器健康。

探针探测结果有以下值：

Success：表示通过检测。
Failure：表示未通过检测。
Unknown：表示检测没有正常进行

3、探针相关属性说明

使用帮助命令查看相关属性：

kubectl explain pod.spec.containers.startupProbe

periodSeconds：执行探测的间隔时间，单位秒，默认10秒
timeoutSeconds：执行探测后，超时时间，单位秒，默认1秒
successThreshold：连续探测几次成功，才算成功，默认1秒
failureThreshold：探测失败重试次数，默认3次，最小1次

二、探测案例

1、Pod启动探测案例-startupProbe

案例一：使用 exec 探测容器内是否可以查看到tomcat进程，如果没有表示探测失败，根据重启策略做出对应的操作。

cat startupProbe-exec.yaml 
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-startupprobe
  namespace: default
  labels:
    app: tomcat
    env: uat
spec:
  containers:
  - name: container-startupprobe
    image: tomcat
    startupProbe:
      exec:      # 探测命令,返回非零表示失败
        command: ["/bin/bash", "-c", "ps -ef |grep  tomcat|grep -v grep|awk '{print $2}'"]

      initialDelaySeconds: 20  # 容器启动后多久开始探测
      periodSeconds: 20        # 执行探测间隔时间
      successThreshold: 1      # 成功多少次才算成功
      timeoutSeconds: 30       # 执行探针后,等待多少s,才算超时
      failureThreshold: 2      # 失败多少次才算失败

执行YAML文件：

kubectl apply -f startupProbe-exec.yaml

动态查看Pod状态：

get pods pod-startupprobe  -w

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-IWivIjV7-1685189668254)(D:\MD归档文档\IMG\image-20230527131605293.png)]$

案例二：使用 tcpSocket 探测容器内是否可以查看到 8080端口，如果探测失败，根据重启策略做出对应的操作。

cat startupProbe-tcpsocket.yaml 

---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-startupprobe
  namespace: default
  labels:
    app: tomcat
    env: uat
spec:
  containers:
  - name: container-startupprobe
    image: tomcat
    ports:
    - containerPort: 8080
    startupProbe:
      tcpSocket:
        port: 8080
      initialDelaySeconds: 20  # 容器启动后多久开始探测
      periodSeconds: 20        # 执行探测间隔时间
      successThreshold: 1      # 成功多少次才算成功
      timeoutSeconds: 30       # 执行探针后,等待多少s,才算超时
      failureThreshold: 2      # 失败多少次才算失败

执行YAML文件：

kubectl apply -f startupProbe-tcpsocket.yaml

案例三：使用 httpGet 探测容器内网络是否可以正常访问，如果探测失败，根据重启策略做出对应的操作。

cat startupProbe-httpget.yaml 

---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-startupprobe
  namespace: default
  labels:
    app: nginx
    env: uat
spec:
  containers:
  - name: container-1
    image: nginx
    ports:
    - containerPort: 80
    startupProbe:
      httpGet:
        path: /
        port: 80
      initialDelaySeconds: 20
      periodSeconds: 20
      successThreshold: 1
      failureThreshold: 2
      timeoutSeconds: 20

执行YAML文件：

kubectl apply -f startupProbe-httpget.yaml

2、Pod存活探测案例-livenessProbe

案例一：使用 tcpSocket 对 80端口 进行存活检测，如果探测失败，根据重启测试做出相应操作。

cat livenessProbe-tcp.yaml 

---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-liveness
  namespace: default
  labels:
    app: nginx
    env: uat

spec:
  containers:
  - name: container-1
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    livenessProbe: 
      tcpSocket:
        port: 80
      timeoutSeconds: 15
      failureThreshold: 3
      initialDelaySeconds: 10
      periodSeconds: 10
      successThreshold: 1

执行YAML文件：

kubectl apply -f livenessProbe-tcp.yaml

案例二：使用 httpGet 对 /index.html 进行存活检测，如果探测失败，根据重启测试做出相应操作。

cat livenessProbe-http.yaml

---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-liveness
  namespace: default
  labels:
    app: nginx
    env: uat

spec:
  containers:
  - name: container-1
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 80
    livenessProbe: 
      httpGet:
        path: /index.html
        port: 80
      timeoutSeconds: 15
      failureThreshold: 3
      initialDelaySeconds: 10
      periodSeconds: 10
      successThreshold: 1

执行YAML文件：

kubectl apply -f livenessProbe-tcp.yaml

3、Pod就绪探测案例-readinessProbe

就绪探测，如果探测失败会从Pod前端负载移除，所以我们要借助Service 资源才能看到效果，如下案例检测 80端口是否启动，如果没有检查到，则从 Service 中移除：

cat readinessProbe-http.yaml 
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: svc-readiness
  labels:
    app: nginx
spec:
  type: NodePort
  ports:
  - name: server
    port: 80
    targetPort: 80
    nodePort: 30080
  selector:
    app: nginx
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-readiness
  namespace: default
  labels:
    app: nginx
spec:
  containers:
  - name: container-1
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 80
    readinessProbe: 
      httpGet:
        path: /index.html
        port: 80
      timeoutSeconds: 15
      failureThreshold: 3
      initialDelaySeconds: 10
      periodSeconds: 10
      successThreshold: 1

查看service、pod资源信息：

kubectl get pod,svc -l app=nginx

查看service 中关联的Pod：

kubectl describe svc|grep Endpoints

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-K3Ri7rQR-1685189668255)(D:\MD归档文档\IMG\image-20230527195046169.png)]$

4、启动、存活、就绪探测混合使用案例

案例：

cat probe.yaml 
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: svc-probe
  labels:
    app: nginx
spec:
  type: NodePort
  ports:
  - name: server
    port: 80
    targetPort: 80
    nodePort: 30080
  selector:
    app: nginx
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-probe
  namespace: default
  labels:
    app: nginx
spec:
  containers:
  - name: container-1
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 80

    livenessProbe: # 存活探测,探测服务是否正常
      httpGet:
        path: /index.html
        port: 80
      timeoutSeconds: 15
      failureThreshold: 3
      initialDelaySeconds: 10
      periodSeconds: 10
      successThreshold: 1

    readinessProbe: # 就绪探测,探测服务是否可以接受请求
      httpGet:
        path: /index.html
        port: 80
      timeoutSeconds: 15
      failureThreshold: 3
      initialDelaySeconds: 10
      periodSeconds: 10
      successThreshold: 1

    startupProbe:  # 启动探测,探测容器内程序是否启动
      httpGet:
        path: /index.html
        port: 80
      timeoutSeconds: 15
      failureThreshold: 3
      initialDelaySeconds: 10
      periodSeconds: 10
      successThreshold: 1

执行YAML文件：

kubectl apply -f probe.yaml

三、总结

1、探测总结：

一共演示了三种探测，分别是启动探测，存活探测、就绪探测，启动顺序是启动探测最先执行，当启动探测成功后，存活探测和就绪探测并行，三种探测场景如下：

启动探测(startupProbe)：探测容器中程序是否启动，如果失败，根据重启策略进行对应操作。
存活探测(livenessProbe)：探测容器中程序是否正常运行，如果失败，根据重启策略进行对应操作。
就绪探测(readinessProbe)：探测容器中程序是否可以接受请求，如果失败，将从前端代理移除。

2、存活探测和就绪探测区别：

存活探测，探测失败是根据重启策略做对应操作，而就绪探测，探测失败，是将从前端代理移除，如service中移除，移除后就无法正常对外访问了。