Liveness和Readiness两种HealthCheck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。
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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: 5apply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;doneLiveness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 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 refused3.2 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: 5apiVersion: 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: 5apply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 7m20sDESIRED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
文章名称：Liveness和Readiness两种HealthCheck手段在Kubernetes中的使用
本文URL：http://myzitong.com/article/pceddd.html