探针

所谓的探针就是容器内应用的监测机制，为了确保容器在部署后确实处在正常运行状态。

比如Pod内的容器因为内存等其他原因挂掉了，但是其实Pod还是在的，但是其实已经不可用了，需要做一定的处理，比如重启（基于重启策略）。那么Pod是如何知道容器是否还可用，就是通过存活探针来检测这个容器。

探针类型

可根据不同的探针来判断容器应用当前的状态，有以下三种类型：

LivenessProbe

存活探针。

作用：用于探测容器中的应用是否运行，如果探测失败，kubelet 会根据配置的重启策略进行重启，若没有配置，默认就认为容器启动成功，不会执行重启策略。

配置如下：

livenessProbe:
  failureThreshold: 5
  httpGet:
    path: /health
    port: 8080
    scheme: HTTP
  initialDelaySeconds: 60  # 第一次检测的延迟时间
  periodSeconds: 10  # 间隔时间
  successThreshold: 1  # 检测成功1次就代表成功了
  timeoutSeconds: 5 

注意：如果配置了这个探针，需要注意periodSeconds时间，如果Pod的启动时间大于这个时间，到时间发现还没启动成功，就会出现一直重启的情况。

ReadinessProbe

就绪探针。

作用：探测应用是否启动完成并且处于正常服务状态，它的返回值如果返回 success，那么就认为该容器已经完全启动，并且该容器是可以接收外部流量的，如果不正常则不会接收来自 Kubernetes Service 的流量，即将该Pod从Service的endpoint中移除。

readinessProbe:
  failureThreshold: 3 # 错误次数
  httpGet:
    path: /ready
    port: 8181
    scheme: HTTP
  periodSeconds: 10 # 间隔时间
  successThreshold: 1
  timeoutSeconds: 1

StartupProbe：

启动探针。

k8s 1.16 版本新增的探针，用于判断应用程序是否已经启动了。

当配置了 startupProbe 后，会先禁用其他探针，直到 startupProbe 成功后，其他探针才会继续。

作用：由于有时候不能准确预估应用一定是多长时间启动成功，因此配置另外两种方式不方便配置初始化时长来检测，而配置了 statupProbe 后，只有在应用启动成功了，才会执行另外两种探针，可以更加方便的结合使用另外两种探针使用。

配置如下：

startupProbe:
  httpGet:
    path: /api/startup
    port: 80

探测方式

ExecAction

在容器内部执行一个命令，如果返回值为 0，则任务容器时健康的。

配置如下：

livenessProbe:
  exec:
    command:
      - cat
      - /health

TCPSocketAction

通过 tcp 连接监测容器内端口是否开放，如果开放则证明该容器健康。

配置如下：

livenessProbe:
  tcpSocket:
    port: 80

HTTPGetAction

生产环境用的较多的方式，发送 HTTP 请求到容器内的应用程序，如果接口返回的状态码在 200~400 之间，则认为容器健康。

配置如下：

livenessProbe:
  failureThreshold: 5
  httpGet:
    path: /health
    port: 8080
    scheme: HTTP
    httpHeaders:
      - name: xxx
        value: xxx

参数配置

1. initialDelaySeconds

初始化延迟时间。即等待这么长时间后才开始探测。一般LivenessProbe和ReadinessProbe探针配置。在一定程度上可以代替StartupProbe探针，但是一般我们是不知道容器到底需要启动多久的，时间设置短了，可能出现前面说的一直重启，设置长了，又有无效等待。所以并不能完全替代StartupProbe探针。

2. timeoutSeconds

超时时间。即执行检测的时候，如果等待这么多时间还没有返回，就认为失败。

3. periodSeconds

监测间隔时间。即上次检测完成后，间隔多长时间再去检测。

4. successThreshold

成功次数阈值。比如配置成1，则认为检查 1 次成功就成功了。

5. failureThreshold

失败次数阈值。比如配置成3，则认为检查了3次失败就算失败了。如果设置1次，可能不太准确，可能由于网络等其他原因，有延迟，下一次可能就好了。

操作示例

下面我们在上面Nginx的pod 的yaml文件的基础上加上启动探针，如下：

apiVersion: v1 # api 文档版本
kind: Pod  # 资源对象类型，也可以配置为像Deployment、StatefulSet这一类的对象
metadata: # Pod 相关的元数据，用于描述 Pod 的数据
  name: nginx-pod # Pod 的名称
  labels: # 定义 Pod 的标签
    type: app # 自定义 label 标签，名字为 type，值为 app
    test: 1.0.0 # 自定义 label 标签，描述 Pod 版本号
  namespace: 'default' # 命名空间的配置
spec: # 期望 Pod 按照这里面的描述进行创建
  containers: # 对于 Pod 中的容器描述
  - name: nginx # 容器的名称
    image: nginx:1.7.9 # 指定容器的镜像
    imagePullPolicy: IfNotPresent # 镜像拉取策略，指定如果本地有就用本地的，如果没有就拉取远程的
    startupProbe:  # 启动探针
      httpGet:   # 采用http的方式
        path: /api/path  # http的请求路径
        port: 80  # 请求端口
      periodSeconds: 5 # 监测间隔时间
      successThreshold: 1 # 检查 1 次成功就表示成功
      failureThreshold: 3 # 监测失败 2 次就表示失败
      timeoutSeconds: 5  # 超时时间
    command: # 指定容器启动时执行的命令
    - nginx
    - -g
    - 'daemon off;' # nginx -g 'daemon off;'
    workingDir: /usr/share/nginx/html # 定义容器启动后的工作目录
    ports:
    - name: http # 端口名称
      containerPort: 80 # 描述容器内要暴露什么端口
      protocol: TCP # 描述该端口是基于哪种协议通信的
    env: # 环境变量
    - name: JVM_OPTS # 环境变量名称
      value: '-Xms128m -Xmx128m' # 环境变量的值
    resources:
      requests: # 最少需要多少资源
        cpu: 100m # 限制 cpu 最少使用 0.1 个核心
        memory: 128Mi # 限制内存最少使用 128兆
      limits: # 最多可以用多少资源
        cpu: 200m # 限制 cpu 最多使用 0.2 个核心
        memory: 256Mi # 限制 最多使用 256兆
  restartPolicy: OnFailure # 重启策略，只有失败的情况才会重启

上面文件中，我们添加了启动探针，采用的方式是http。

注意，这里故意写了一个不存在的请求路径，为了演示启动探针失败时是神经样子的。

下面创建pod：

kubectl apply -f nginx-pod.yaml

然后查看pod的状态：

kubectl get po

结果如下：

NAME         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-pod    0/1     Running   0          3s

现在状态是非Ready的，然后我们隔一段时间继续查看：

NAME         READY   STATUS    RESTARTS     AGE
nginx-pod    0/1     Running   3 (8s ago)   53s

# 最终的状态如下：
NAME         READY   STATUS      RESTARTS   AGE
nginx-pod    0/1     Completed   3          9m17s

可以看到，RESTARTS是3，也就是重启了3次，而且最终的READY还是0。

下面看下具体的信息：

kubectl describe po nginx-pod

可以看到具体的探针信息：

然后翻到最后的Events，可以看到最后一行打印出检测失败：

看完启动失败的情况，再看下检测成功的情况，修改http的请求路径如下：

apiVersion: v1 # api 文档版本
kind: Pod  # 资源对象类型，也可以配置为像Deployment、StatefulSet这一类的对象
metadata: # Pod 相关的元数据，用于描述 Pod 的数据
  name: nginx-pod # Pod 的名称
  labels: # 定义 Pod 的标签
    type: app # 自定义 label 标签，名字为 type，值为 app
    test: 1.0.0 # 自定义 label 标签，描述 Pod 版本号
  namespace: 'default' # 命名空间的配置
spec: # 期望 Pod 按照这里面的描述进行创建
  containers: # 对于 Pod 中的容器描述
  - name: nginx # 容器的名称
    image: nginx:1.7.9 # 指定容器的镜像
    imagePullPolicy: IfNotPresent # 镜像拉取策略，指定如果本地有就用本地的，如果没有就拉取远程的
    startupProbe:  # 启动探针
      httpGet:   # 采用http的方式
        path: /index.html #http的请求路径
        port: 80  # 请求端口
      periodSeconds: 5 # 监测间隔时间
      successThreshold: 1 # 检查 1 次成功就表示成功
      failureThreshold: 3 # 监测失败 2 次就表示失败
      timeoutSeconds: 5  # 超时时间
    command: # 指定容器启动时执行的命令
    - nginx
    - -g
    - 'daemon off;' # nginx -g 'daemon off;'
    workingDir: /usr/share/nginx/html # 定义容器启动后的工作目录
    ports:
    - name: http # 端口名称
      containerPort: 80 # 描述容器内要暴露什么端口
      protocol: TCP # 描述该端口是基于哪种协议通信的
    env: # 环境变量
    - name: JVM_OPTS # 环境变量名称
      value: '-Xms128m -Xmx128m' # 环境变量的值
    resources:
      requests: # 最少需要多少资源
        cpu: 100m # 限制 cpu 最少使用 0.1 个核心
        memory: 128Mi # 限制内存最少使用 128兆
      limits: # 最多可以用多少资源
        cpu: 200m # 限制 cpu 最多使用 0.2 个核心
        memory: 256Mi # 限制 最多使用 256兆
  restartPolicy: OnFailure # 重启策略，只有失败的情况才会重启

然后删除以前的pod，重启创建：

kubectl apply -f nginx-pod.yaml

查看状态：

$ kubectl get po
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-pod   1/1     Running   0          7s

可以看到pod正常创建出来了。

然后查看下下容器的具体信息，也是没有任何问题的。

也可以试下TCP方式和命令行的方式，配置如下：

# 1.tcp方式
startupProbe:  # 启动探针
  tcpSocket:   # 采用tcp的方式
  	port: 80  # 请求端口
  periodSeconds: 5 # 监测间隔时间
  successThreshold: 1 # 检查 1 次成功就表示成功
  failureThreshold: 3 # 监测失败 2 次就表示失败
  timeoutSeconds: 5  # 超时时间
# 2.命令行的方式
startupProbe:  # 启动探针
  exec:   # 采用命令行的方式
  	command:
  	-sh
  	- -c
  	- "sleep 3; echo 'success' > /inited"
  periodSeconds: 5 # 监测间隔时间
  successThreshold: 1 # 检查 1 次成功就表示成功
  failureThreshold: 3 # 监测失败 2 次就表示失败
  timeoutSeconds: 5  # 超时时间

生命周期

钩子函数

钩子函数能够感知自身生命周期中的事件，并在相应的时刻到来时运行用户指定的程序代码。

支持两种钩子：

• postStart：容器创建之后执行，如果失败会重启容器。
• preStop：容器终止前执行，常用于资源清理。如果失败，容器同样也会被杀死。

而钩子的回调函数支持两种方式：

• exec：在容器内执行命令，如果命令的退出状态码是 0 表示执行成功，否则表示失败
• httpGet：向指定 URL 发起 GET 请求，如果返回的 HTTP 状态码在 [200, 400) 之间表示请求成功，否则表示失败
• tcpSocket：在当前容器尝试访问指定的 socket 。

postStart不能保证该操作一定在容器的 command 之前执行，一般不使用。

preStop一般用于注册中心下线、数据清理、数据销毁等。

注意：当pod删除时，变为删除中的状态后，会给 pod 一个宽限期，让 pod 去执行一些清理或销毁操作。

配置参数：terminationGracePeriodSeconds: 30

也就是当删除时，会等30s后才真的删除pod，而且删除到30s也不会管preStop有没有执行完，都会删除。

示例：

apiVersion: v1 # api 文档版本
kind: Pod  # 资源对象类型，也可以配置为像Deployment、StatefulSet这一类的对象
metadata: # Pod 相关的元数据，用于描述 Pod 的数据
  name: nginx-pod # Pod 的名称
  labels: # 定义 Pod 的标签
    type: app # 自定义 label 标签，名字为 type，值为 app
    test: 1.0.0 # 自定义 label 标签，描述 Pod 版本号
  namespace: 'default' # 命名空间的配置
spec: # 期望 Pod 按照这里面的描述进行创建
  containers: # 对于 Pod 中的容器描述
  - name: nginx # 容器的名称
    image: nginx:1.7.9 # 指定容器的镜像
    imagePullPolicy: IfNotPresent # 镜像拉取策略，指定如果本地有就用本地的，如果没有就拉取远程的
    lifecycle: # 生命周期配置
    	postStart: # 容器创建之后执行，如果失败会重启容器
      	exec: # 在容器启动的时候，执行一条命令，修改掉Nginx的首页内容
        	command: ["/bin/sh","-c","echo postStart ... > /usr/share/nginx/html/index.html"]
      preStop: # 容器终止之前执行，执行完成之后容器将成功终止，在其完成之前会阻塞删除容器的操作
        exec: # 在容器停止之前停止Nginx的服务
          command: ["/usr/sbin/nginx","-s","quit"]
    command: # 指定容器启动时执行的命令
    - nginx
    - -g
    - 'daemon off;' # nginx -g 'daemon off;'
    workingDir: /usr/share/nginx/html # 定义容器启动后的工作目录
    ports:
    - name: http # 端口名称
      containerPort: 80 # 描述容器内要暴露什么端口
      protocol: TCP # 描述该端口是基于哪种协议通信的
    env: # 环境变量
    - name: JVM_OPTS # 环境变量名称
      value: '-Xms128m -Xmx128m' # 环境变量的值
    resources:
      requests: # 最少需要多少资源
        cpu: 100m # 限制 cpu 最少使用 0.1 个核心
        memory: 128Mi # 限制内存最少使用 128兆
      limits: # 最多可以用多少资源
        cpu: 200m # 限制 cpu 最多使用 0.2 个核心
        memory: 256Mi # 限制 最多使用 256兆
  restartPolicy: OnFailure # 重启策略，只有失败的情况才会重启

生命周期

Pod的状态（Status）有以下几种：

• 挂起（Pending）：Pod 已被 Kubernetes 系统接受，但有一个或者多个容器镜像尚未创建。等待时间包括调度 Pod 的时间和通过网络下载镜像的时间，这可能需要花点时间。
• 运行中（Running）：该 Pod 已经绑定到了一个节点上，Pod 中所有的容器都已被创建。至少有一个容器正在运行，或者正处于启动或重启状态。
• 成功（Succeeded）：Pod 中的所有容器都被成功终止，并且不会再重启。
• 失败（Failed）：Pod 中的所有容器都已终止了，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。
• 未知（Unknown）：因为某些原因无法取得 Pod 的状态，通常是因为与 Pod 所在主机通信失败。

一个Pod从启动到结束有如下几个步骤：

• 初始化容器执行（如果有的话）
• 执行启动探针
• 执行command命令（定义在yaml中的command标签下）和postStart钩子函数，两个没有先后顺序
• 就绪探针和存活探针执行
• 执行preStop钩子函数
• 删除Pod

如下图