【探索 Kubernetes|作业管理篇系列 10】Pod 健康检查和恢复机制-Toy模板网

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前言

大家好，我是秋意零。

上一篇中介绍了，Pod 的服务对象，从而对 Pod 有了更深的理解；

今天的主题是 Pod 健康检查和恢复机制，我们将结束 Pod 的内容。

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【探索 Kubernetes|作业管理篇系列 10】Pod 健康检查和恢复机制

系列文章目录

正文开始：

快速上船，马上开始掌舵了（Kubernetes），距离开船还有 3s，2s，1s…

【探索 Kubernetes|作业管理篇系列 10】Pod 健康检查和恢复机制

一、健康检查

在 Kubernetes 中，Pod 的状态决定不了服务的状态，如：Pod 的状态是 running，而一个 Web 服务 Down 掉了，那么 Pod 对它是无感知的。本来我们理想是，这种服务 Down 掉之后，随之影响 Pod 的状态。所以我就需要==采用 Pod 的健康检查 “探针”（Probe），这样，kubelet 就会根据这个 Probe 的返回值决定这个容器的状态，而不是直接以容器镜像是否运行（来自 Docker 返回的信息）作为依据。是生产环境中保证应用健康存活的重要手段。

健康检查 “探针”（Probe）属于 Pod 生命周期范畴。

在【探索 Kubernetes|作业管理篇系列 8】探究 Pod 的 API 对象属性级别与重要字段用法，这篇中就介绍过 Pod 生命周期，遗忘了可以回头看看。

Kubernetes 中的 Pod 探针可以使用以下三种方式进行健康检查：

Exec 探针（Exec Probe）：通过在容器内执行命令来检查容器的健康状态。Kubernetes 将定期执行指定的命令，并根据命令的退出状态码来判断容器是否健康。
HTTP 探针（HTTP Probe）：通过向容器内指定的 HTTP 端点发送 HTTP 请求来检查容器的健康状态。Kubernetes 将检查请求的响应状态码，只有在响应码在指定的成功范围内时才认为容器是健康的。
TCP 探针（TCP Probe）：通过尝试建立到容器内指定端口的 TCP 连接来检查容器的健康状态。如果连接成功建立，则认为容器是健康的；否则，认为容器是不健康的。

Exec 方式

举个栗子：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  labels:
    test: liveness
  name: test-liveness-exec
spec:
  containers:
  - name: liveness
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    args:
    - /bin/sh
    - -c
    - touche /usr/share/nginx/html/test.html; sleep 15; rm -rf /usr/share/nginx/html/test.html
    livenessProbe:
      exec:
        command:
        - cat
        - /usr/share/nginx/html/test.html
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 5

这个 Pod 中，最开始会创建一个 /usr/share/nginx/html/test.html 文件，过 15 s 之后会删除这个 /usr/share/nginx/html/test.html 文件。

同时，定义了一个 livenessProbe（健康检查探针），它的动作是 exec 进去容器执行 cat /usr/share/nginx/html/test.html 查看文件内容，如果命令成功执行那么返回值会是 0，否则就不是 0，返回为 0 就代表当前服务是健康的。

注意：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）。所以，可以将 initialDelaySeconds 和 periodSeconds 看作是用来控制健康检查动作的属性。

首先，创建这个 Pod：

[root@master01 yaml]# kubectl apply -f liveness.yaml
pod/test-liveness-exec created

然后，查看这个 Pod 的状态，使用 -w 监控状态：

[root@master01 yaml]# kubectl get -f liveness.yaml -w
NAME                 READY   STATUS    RESTARTS   AGE
test-liveness-exec   1/1     Running   0          7s

test-liveness-exec   0/1     Completed   0          16s
test-liveness-exec   1/1     Running     1 (1s ago)   17s
test-liveness-exec   0/1     Completed   1 (16s ago)   32s

上述中，可以看到 16s 时，Pod 的状态就不在是 Running 而是 Completed，这时我们查看 Events 事件：

看到我们，使用健康检查的来检测文件不存在，说明此时 Pod 的状态是不健康的。
而现在 Pod 的状态是 Completed 这就和 Pod 的重启策略有关了。

kubectl describe -f liveness.yaml

【探索 Kubernetes|作业管理篇系列 10】Pod 健康检查和恢复机制

我们查看 17 s 之后，Pod 的状态变为了 Runing，说明了 Pod 以及重新启动过一次了，RESTARTS 字段可以看出重新启动的次数，如下：

[root@master01 yaml]# kubectl get -f liveness.yaml -w
NAME                 READY   STATUS    RESTARTS   AGE
test-liveness-exec   1/1     Running   0          7s

test-liveness-exec   0/1     Completed   0          17s
test-liveness-exec   1/1     Running     1 (2s ago)   18s
test-liveness-exec   1/1     Running     2 (1s ago)   33s

这时就有个疑问，最开始 Pod 没有进入 Failed 状态，而是进入 Completed 再保持 Running 状态。这是为什么呢？这就是 Pod 的重启策略（restartPolicy），也就是 Pod 的恢复机制。

HTTP 方式

cat > liveness-http.yaml << EOF
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: web-app
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 80
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /
        port: 80
      initialDelaySeconds: 15
      periodSeconds: 10
EOF

【探索 Kubernetes|作业管理篇系列 10】Pod 健康检查和恢复机制

可以看到，我们 liveness-http 方式的 Pod，一直在运行（健康），并没有重启。

[root@master01 yaml]# kubectl get -f liveness-http.yaml
NAME     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
my-pod   1/1     Running   0          3m57s

TCP 方式

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: my-container
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 80
    livenessProbe:
      tcpSocket:
        port: 80
      initialDelaySeconds: 15
      periodSeconds: 10

二、就绪检测

就绪检测（Readiness Probe）是 Kubernetes 中的一项功能，用于确定 Pod 是否已准备好接收流量和处理请求。就绪检测主要用于控制 Pod 在启动后何时被添加到服务负载均衡器中，以确保只有处于就绪状态的 Pod 才能接收到流量。

这部分内容，会在讲解 Service 时重点介绍。

三、恢复机制

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。

*需要强调的是：

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，哪怕只需要一个 Pod 副本。

Pod 和 Deployment 的区别：如果 Pod 所在 Node 异常，那么该 Pod 不会被迁移到其他节点；而 Deployment 会由 Kubernetes 负责调度保障业务正常运行，会重新调度新 Node 节点运行。

可以通过设置 restartPolicy，改变 Pod 的恢复策略，取值如下：

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。

在实际使用时，我们需要根据应用运行的特性，合理设置这三种恢复策略。

比如，一个 Pod，它只计算 1+1=2，计算完成输出结果后退出，变成 Succeeded 状态。这时，你如果再用 restartPolicy=Always 重启这个 Pod 的容器，就没有任何意义了，所以这种情况使用 OnFailure 策略。

而如果你要关心这个容器退出后的上下文环境，比如容器退出后的日志、文件和目录，就需要将 restartPolicy 设置为 Never。因为一旦容器被自动重新创建，这些内容就有可能丢失掉了（被垃圾回收了）。

Kubernetes 官方文档中，总结了一堆的情况。实践上，只需要记住下面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（Always、OnFailure），那么这个 Pod 就会保持 Running 状态。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。