Liveness和Readiness两种Health Check手段在Kubernetes中的使用

一.概述

强大的自愈能力是Kubernetes这一类容器编排管理引擎的一个重要特性。通常情况下，Kubernetes通过重启发生故障的容器来实现自愈。除此之外，我们还有其他方式来实现基于Kubernetes编排的容器的健康检查吗？Liveness和Readiness就是不错的选择。

二.实践步骤

2.1 系统默认的健康检查。

apiVersion: v1 kind: Pod metadata: labels: test: healthcheck name: healthcheck spec: restartPolicy: OnFailure containers: - name: healthcheck image: busybox args: - /bin/sh - -c - sleep 10;exit 1

创建一个内容如上所述的yaml文件，命名为HealthCheck.yaml，apply：

[root@k8s-m health-check]# kubectl apply -f HealthCheck.yaml pod/healthcheck created [root@k8s-m health-check]# kubectl get pod NAME READY STATUS RESTARTS AGE healthcheck 0/1 CrashLoopBackOff 3 4m52s

我们可以看到，这个pod并未正常运行，重启了3次。具体的重启日志我们可以通过describe命令来查看，此处不再赘述。我们来执行一下以下命令：

[root@k8s-m health-check]# sh -c "sleep 2;exit 1" [root@k8s-m health-check]# echo $? 1

我们可以看到，命令正常执行，返回值为1。默认情况下，Linux命令执行之后返回值为0说明命令执行成功。因为执行成功后的返回值不为0，Kubernetes默认为容器发生故障，不断重启。然而，也有不少情况是服务实际发生了故障，但是进程未退出。这种情况下，重启往往是简单而有效的手段。例如：访问web服务时显示500服务器内部错误，很多原因会造成这样的故障，重启可能就能迅速修复故障。

2.2 在Kubernetes中，可以通过Liveness探测告诉kebernetes什么时候实现重启自愈。

apiVersion: v1 kind: Pod metadata: labels: test: liveness name: liveness spec: restartPolicy: OnFailure containers: - name: liveness image: busybox args: - /bin/sh - -c - touch /tmp/healthcheck;sleep 30; rm -rf /tmp/healthcheck;sleep 600 livenessProbe: exec: command: - cat - /tmp/healthcheck initialDelaySeconds: 10 periodSeconds: 5

创建名为Liveness.yaml的文件，创建Pod：

[root@k8s-m health-check]# kubectl apply -f Liveness.yaml pod/liveness created [root@k8s-m health-check]# kubectl get pod NAME READY STATUS RESTARTS AGE liveness 1/1 Running 1 5m50s

从yaml文件中，我们可以看出，容器启动后创建/tmp/healthcheck文件，30s后删除，删除后sleep该进程600s。通过cat /tmp/healthcheck来探测容器是否发生故障。如果该文件存在，则说明容器正常，该文件不存在，则杀该容器并重启。

initialDelaySeconds:10指定容器启动10s之后执行探测。一般该值要大于容器的启动时间。periodSeconds:5表示每5s执行一次探测，如果连续三次执行Liveness探测均失败，那么会杀死该容器并重启。

2.3 Readiness则可以告诉Kubenentes什么时候可以将容器加入到Service的负载均衡池中，对外提供服务。

apiVersion: v1 kind: Pod metadata: labels: test: readiness name: readiness spec: restartPolicy: OnFailure containers: - name: readiness image: busybox args: - /bin/sh - -c - touch /tmp/healthcheck;sleep 30; rm -rf /tmp/healthcheck;sleep 600 readinessProbe: exec: command: - cat - /tmp/healthcheck initialDelaySeconds: 10 periodSeconds: 5

apply该文件：

[root@k8s-m health-check]# kubectl apply -f Readiness.yaml pod/readiness created [root@k8s-m health-check]# kubectl get pod NAME READY STATUS RESTARTS AGE readiness 0/1 Running 0 84s [root@k8s-m health-check]# kubectl get pod NAME READY STATUS RESTARTS AGE readiness 0/1 Completed 0 23m

从yaml文件中我们可以看出，Readiness和Liveness两种探测的配置基本是一样的，只需稍加改动就可以套用。通过kubectl get pod我们发现这两种Health Check主要不同在于输出的第二列和第三列。Readiness第三列一直都是running，第二列一段时间后由1/1变为0/1。当第二列为0/1时，则说明容器不可用。具体可以通过以下命令来查看一下：

[root@k8s-m health-check]# while true;do kubectl describe pod readiness;done

Liveness和Readiness是两种Health Check机制，不互相依赖，可以同时使用。

三.拓展

3.1 Health Check在Scale Up中的应用。

apiVersion: apps/v1beta1 kind: Deployment metadata: name: web spec: replicas: 3 template: metadata: labels: run: web spec: containers: - name: web image: httpd ports: - containerPort: 8080 readinessProbe: httpGet: scheme: HTTP path: /health-check port: 8080 initialDelaySeconds: 10 periodSeconds: 5 --- apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: web-svc spec: selector: run: web ports: - protocol: TCP port: 8080 targetPort: 80

通过以上yaml，创建了一个名为web-svc的服务和名为web的Deployment。

[root@k8s-m health-check]# kubectl apply -f HealthCheck-web-deployment.yaml deployment.apps/web unchanged service/web-svc created [root@k8s-m health-check]# kubectl get service web-svc NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE web-svc ClusterIP 10.101.1.6 <none> 8080/TCP 2m20s [root@k8s-m health-check]# kubectl get deployment web NAME DESIRED CURRENT UP-TO-DATE AVAILABLE AGE web 3 3 3 0 3m26s [root@k8s-m health-check]# kubectl get pod NAME READY STATUS RESTARTS AGE web-7d96585f7f-q5p4d 0/1 Running 0 3m35s web-7d96585f7f-w6tqx 0/1 Running 0 3m35s web-7d96585f7f-xrqwm 0/1 Running 0 3m35s

重点关注一下17-23行，第17行指出本案例中使用的Health Check机制为Readiness，探测方法为httpGet。Kubernetes对于该方法探测成功的判断条件时http请求返回值在200-400之间。schema指定了协议，可以为http（默认）和https。path指定访问路径，port指定端口。

容器启动10s后开始探测，如果 http://container_ip:8080/health-check 的返回值不是200-400,表示容器没有准备就绪，不接收Service web-svc的请求。/health-check则是我们实现探测的代码。探测结果示例如下：

[root@k8s-m health-check]# kubectl describe pod web Warning Unhealthy 57s (x219 over 19m) kubelet, k8s-n2 Readiness probe failed: Get http://10.244.2.61:8080/healthy: dial tcp 10.244.2.61:8080: connect: connection refused

3.2 Health Check在滚动更新（Rolling Update）中的应用。

默认情况下，在Rolling Update过程中，Kubernetes会认为容器已经准备就绪，进而会逐步替换旧副本。如果新版本的容器出现故障，那么在版本更新完成之后可能导致整个应用无法处理请求，无法对外提供服务。此类事件若发生在生产环境中，后果会非常严重。正确配置了Health Check，只有通过了Readiness探测的新副本才能添加到Service，如果没有通过探测，现有副本就不会呗替换，业务依然正常运行。

接下来，我们分别创建yaml文件app.v1.yaml和app.v2.yaml:

apiVersion: apps/v1beta1 kind: Deployment metadata: name: app spec: replicas: 8 template: metadata: labels: run: app spec: containers: - name: app image: busybox args: - /bin/sh - -c - sleep 10;touch /tmp/health-check;sleep 30000 readinessProbe: exec: command: - cat - /tmp/health-check initialDelaySeconds: 10 periodSeconds: 5

apiVersion: apps/v1beta1 kind: Deployment metadata: name: app spec: replicas: 8 template: metadata: labels: run: app spec: containers: - name: app image: busybox args: - /bin/sh - -c - sleep 3000 readinessProbe: exec: command: - cat - /tmp/health-check initialDelaySeconds: 10 periodSeconds: 5

apply文件app.v1.yaml:

[root@k8s-m health-check]# kubectl apply -f app.v1.yaml --record deployment.apps/app created [root@k8s-m health-check]# kubectl get pod NAME READY STATUS RESTARTS AGE app-844b9b5bf-9nnrb 1/1 Running 0 2m52s app-844b9b5bf-b8tw2 1/1 Running 0 2m52s app-844b9b5bf-j2n9c 1/1 Running 0 2m52s app-844b9b5bf-ml8c5 1/1 Running 0 2m52s app-844b9b5bf-mtgr9 1/1 Running 0 2m52s app-844b9b5bf-n4dn8 1/1 Running 0 2m52s app-844b9b5bf-ppzh7 1/1 Running 0 2m52s app-844b9b5bf-z55d4 1/1 Running 0 2m52s

更新到app.v2.yaml:

[root@k8s-m health-check]# kubectl apply -f app.v2.yaml --record deployment.apps/app configured [root@k8s-m health-check]# kubectl get pod NAME READY STATUS RESTARTS AGE app-844b9b5bf-9nnrb 1/1 Running 0 3m30s app-844b9b5bf-b8tw2 1/1 Running 0 3m30s app-844b9b5bf-j2n9c 1/1 Running 0 3m30s app-844b9b5bf-ml8c5 1/1 Terminating 0 3m30s app-844b9b5bf-mtgr9 1/1 Running 0 3m30s app-844b9b5bf-n4dn8 1/1 Running 0 3m30s app-844b9b5bf-ppzh7 1/1 Terminating 0 3m30s app-844b9b5bf-z55d4 1/1 Running 0 3m30s app-cd49b84-bxvtc 0/1 ContainerCreating 0 6s app-cd49b84-gkkj8 0/1 ContainerCreating 0 6s app-cd49b84-jfzcm 0/1 ContainerCreating 0 6s app-cd49b84-xl8ws 0/1 ContainerCreating 0 6s

稍后再观察：

[root@k8s-m health-check]# kubectl get pod NAME READY STATUS RESTARTS AGE app-844b9b5bf-9nnrb 1/1 Running 0 4m59s app-844b9b5bf-b8tw2 1/1 Running 0 4m59s app-844b9b5bf-j2n9c 1/1 Running 0 4m59s app-844b9b5bf-mtgr9 1/1 Running 0 4m59s app-844b9b5bf-n4dn8 1/1 Running 0 4m59s app-844b9b5bf-z55d4 1/1 Running 0 4m59s app-cd49b84-bxvtc 0/1 Running 0 95s app-cd49b84-gkkj8 0/1 Running 0 95s app-cd49b84-jfzcm 0/1 Running 0 95s app-cd49b84-xl8ws 0/1 Running 0 95s

此刻状态全部为running，但是依然有4个Pod的READY为0/1，再看一下：

[root@k8s-m health-check]# kubectl get deployment app NAME DESIRED CURRENT UP-TO-DATE AVAILABLE AGE app 8 10 4 6 7m20s

DESIRED表示期待的副本数为8，CURRENT表示当前副本数为10，UP-TO-DATE表示升级了的副本数为4，AVAILABLE表示可用的副本数为6。如果不进行更改，该状态将一直保持下去。在此，需要注意的是，Rolling Update中删除了2个旧副本，创建建了4个新副本。这里留到最后再讨论。

版本回滚到v1：

[root@k8s-m health-check]# kubectl rollout history deployment app deployment.extensions/app REVISION CHANGE-CAUSE 1 kubectl apply --filename=app.v1.yaml --record=true 2 kubectl apply --filename=app.v2.yaml --record=true [root@k8s-m health-check]# kubectl rollout undo deployment app --to-revision=1 deployment.extensions/app [root@k8s-m health-check]# kubectl get pod NAME READY STATUS RESTARTS AGE app-844b9b5bf-8qqhk 1/1 Running 0 2m37s app-844b9b5bf-9nnrb 1/1 Running 0 18m app-844b9b5bf-b8tw2 1/1 Running 0 18m app-844b9b5bf-j2n9c 1/1 Running 0 18m app-844b9b5bf-mtgr9 1/1 Running 0 18m app-844b9b5bf-n4dn8 1/1 Running 0 18m app-844b9b5bf-pqpm5 1/1 Running 0 2m37s app-844b9b5bf-z55d4 1/1 Running 0 18m

四.总结

4.1 Liveness和Readiness是Kubernetes中两种不同的Health Check方式，他们非常类似，但又有区别。可以两者同时使用，也可以单独使用。具体差异在上文已经提及。

4.2 在上一篇关于Rolling Update的文章中，我曾经提到滚动更新过程中的替换规则。在本文中我们依然使用了默认方式进行更新。maxSurge和maxUnavailable两个参数决定了更新过程中各个状态下的副本个数，这两个参数的默认值都是25%。更新后，总副本数=8+8*0.25=10；可用副本数：8-8*0.25=6。此过程中，销毁了2个副本，创建了4个新副本。

4.3 在一般生产环境上线时，尽量使用Health Check来确保业务不受影响。这个过程的实现手段多样化，需要根据实际情况进行总结和选用。

五.相关资料

5.1 官方文档：关于Liveness和Readiness

5.2 官方文档：关于maxSurge和maxUnavailable

5.3 文中涉及到的代码