K8S学习笔记之探针技术详解

艺帆风顺 发布于 2025-04-07 22 次阅读

一、探针的介绍

健康检查（Health Check）用于检测您的应用实例是否正常工作，是保障业务可用性的一种传统机制，一般用于负载均衡下的业务，如果实例的状态不符合预期，将会把该实例“摘除”，不承担业务流量。

探针就是健康检查的一种手段。probe 是由 kubelet 对容器执行的定期诊断。要执行诊断，kubelet 既可以在容器内执行代码，也可以发出一个网络请求。

探针的作用：可以很方便得用来检测容器内的应用是否正常。


二、容器的生命周期

容器在Pod内运行，可以通过kubectl describe pod 来查看容器的状态

容器有三种状态

  • running：表示容器正在运行中。

  • terminated：表示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。

  • waiting：表示容器仍在运行它完成启动所需要的操作。

三、探针类型

默认健康检查机制：

如果没有引入探针，k8s会对pod的crash状态进行判断。容器启动时都会执行一个主进程，如果进程退出返回码不是0，则认为容器异常，此时集群会根据restartPolicy选择是否杀掉pod，还是重新启动一个。

1、LivenessProbe（存活探针）

探测容器是否正在运行。如果存活探针检测失败，则kubelet会杀死容器，并且容器将根据其重启策略来决定是否重启容器。如果容器不提供存活探针，默认状态为Success。

应用场景：

如果容器中的进程能够在遇到问题或不健康的情况下自行崩溃，则不一定需要存活态探针； kubelet 将根据 Pod 的 restartPolicy 自动执行修复操作。

如果你希望容器在探测失败时被杀死并重新启动，那么请指定一个存活态探针， 并指定 restartPolicy 为 "Always" 或 "OnFailure"。

LivenessProbe: enabled: true httpGet: port: 8080 scheme: HTTP  initialDelaySeconds: 30  # 初始化时间，默认值为0  timeoutSeconds: 35 # 超时时间，默认值为1  periodSeconds: 30  # 探测间隔时间，默认是10S  successThreshold: 1  # 检查1次成功就表示成功  failureThreshold: 3   # 检测3次失败就表示失败，默认值是3

2、ReadnessProbe（就绪探针）

探测容器是否准备好为请求提供服务。当一个Pod中所有容器都已就绪（ready状态），才可以认为处于就绪状态。对于被Service管理的Pod，Service和Pod endpoint的关联关系也将基于Pod是否Ready进行设置。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。


应用场景：

如果要仅在探测成功时才开始向 Pod 发送请求流量，请指定就绪态探针。 在这种情况下，就绪态探针可能与存活态探针相同，但是规约中的就绪态探针的存在意味着 Pod 将在启动阶段不接收任何数据，并且只有在探针探测成功后才开始接收数据。

如果你希望容器能够自行进入维护状态，也可以指定一个就绪态探针， 检查某个特定于就绪态的因此不同于存活态探测的端点。

如果你的应用程序对后端服务有严格的依赖性，你可以同时实现存活态和就绪态探针。 当应用程序本身是健康的，存活态探针检测通过后，就绪态探针会额外检查每个所需的后端服务是否可用。 这可以帮助你避免将流量导向只能返回错误信息的 Pod。

如果你的容器需要在启动期间加载大型数据、配置文件或执行迁移， 你可以使用启动探针。 然而，如果你想区分已经失败的应用和仍在处理其启动数据的应用，你可能更倾向于使用就绪探针。

readinessProbe: enabled: true httpGet: port: 8080 scheme: HTTP initialDelaySeconds: 30 # 初始化时间，默认值为0 timeoutSeconds: 35 # 超时时间，默认值为1 periodSeconds: 30 # 探测间隔时间，默认是10S successThreshold: 1 # 检查1次成功就表示成功 failureThreshold: 3 # 检测3次失败就表示失败，默认值是3

3、startupProbe（启动探针）

探测容器中的应用是否已经正常启动。如果启动了startupProbe，则所有其他探针都先被禁用，直到此探针成功为止。如果startupProbe探测失败，kubelet会杀死容器，而容器根据重启策略来进行重启。如果容器没有提供启动探针，则默认状态为Success。

应用场景：

对于所包含的容器需要较长时间才能启动就绪的 Pod 而言，启动探针是有用的。你不再需要配置一个较长的存活态探测时间间隔，只需要设置另一个独立的配置选定， 对启动期间的容器执行探测，从而允许使用远远超出存活态时间间隔所允许的时长。

如果你的容器启动时间通常超出 initialDelaySeconds + failureThreshold × periodSeconds 总值，你应该设置一个启动探测，对存活态探针所使用的同一端点执行检查。 periodSeconds 的默认值是 10 秒。你应该将其 failureThreshold 设置得足够高， 以便容器有充足的时间完成启动，并且避免更改存活态探针所使用的默认值。这一设置有助于减少死锁状况的发生。

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

四、探针实现方式

HTTP

    kubelet 将 HTTP GET 请求发送到 endpoint，并检查 2xx 或 3xx 响应。即使您的应用程序不是HTTP服务，我们也可以在应用程序内创建轻量级HTTP服务以响应Liveness探针。Kubernetes去访问一个路径，如果它得到的是200或300范围内的HTTP响应，它会将应用程序标记为健康。否则它被标记为不健康。

httpGet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。

 livenessProbe: httpGet: path: /healthz port: 8080 httpHeaders: - name: Accept value: application/json initialDelaySeconds: 3 periodSeconds: 3

TCP

对于 TCP 探测而言，kubelet 在节点上（不是在 Pod 里面）发起探测连接， 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。Kubernetes尝试在指定端口上建立TCP连接。如果它可以建立连接，则容器被认为是健康的；否则被认为是不健康的。

TCP 的配置项（tcpSocket）：

  • host：探测的主机，默认为本pod ip

  • port：端口，1到65535

 readinessProbe: tcpSocket: port: 8080 initialDelaySeconds: 30 periodSeconds: 10 livenessProbe: tcpSocket: port: 8080 initialDelaySeconds: 35 periodSeconds: 10

Exec

Exec探针是在容器内运行指定的命令，如果命令退出代码为0，则标记容器状态为健康，如果不为0，则容器会被标记为不健康。

Exec 的配置项（exec）：

  • command：需要执行的命令，需要符合命令的格式

 livenessProbe: exec: command: - cat - /etc/hosts initialDelaySeconds: 5 periodSeconds: 5

  

总结：

  在实际的工作中需要根据业务的场景使用对应的探针组合，建议默认都开启存活性探针（liveness probes）和就绪性探针（readiness probes）。

    k8s基于存活性探针（liveness probes）和就绪性探针（readiness probes）可以实现下面的一些需求

  • 异常实例自动剔除，并重启新实例

  • 多种类型探针检测，保证异常pod不接入流量

  • 不停机部署，更安全的滚动升级

    对于慢启动的容器，可以引入启动探测（Startup Probes）来优化健康检查。k8s 1.16 才开始支持startup Probe这个特性。

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