Kubernetes探针详解！
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问卷链接（https://www.wjx.cn/jq/97146486.aspx）
配置 readiness、liveness 和 startup 探针可以处理不健康的 Pod，本文介绍了三种类型的探针、最佳实践和有关工具，以检测可能存在的配置问题。
翻译：Bach（才云）
校对：木子（才云）
分布式系统和微服务架构面临着诸多挑战，其中之一便是如何自动检测出异常的应用程序，然后将请求重新路由到其他可用系统，并恢复损坏的组件。健康检查，便是应对这一挑战的得力方法。在Kubernetes中，通过探针配置运行状况检查，能明确每个Pod的状态。
默认情况下，Kubernetes 会观察 Pod 生命周期，并在容器从挂起（pending）状态转移到成功（succeeded）状态时，将流量路由到 Pod。Kubelet 会监控崩溃的应用程序，并重新启动 Pod 进行恢复。许多开发人员认为这样的基本设置就足够了，尤其是当 Pod 内的应用程序还配置了守护进程管理器（例如 Node.js 的 PM2）时。但有一种意外情况，当 Kubernetes 在所有容器启动后，认为 Pod 是健康且可以接受请求时，但应用程序在实际准备就绪之前就已收到流量，比如应用程序在处理应用程序逻辑之前，初始化了一些状态，建立了数据库连接或加载了数据。当 Deployment 开始扩展时，未就绪的应用程序会接收流量并返回 500 错误，这造成了应用程序实际的准备就绪与 Kubernetes 认为的准备就绪之间的时间间隔问题。同样的，这也是 Kubernetes 探针用来定义容器何时准备接受流量，以及何时重新启动容器的方式。从 Kubernetes v1.16 开始，已经支持三种类型的探针。在本文中将介绍这三种类型的探针、最佳实践和有关工具，以检测可能存在的配置问题。
K8sMeetupKubernetes 探针
Kubernetes 版本小于 v1.15 时支持 readiness 和 liveness 探针，在 v1.16 中添加了 startup 探针作为 Alpha 功能，并在 v1.18 中升级为 Beta。
这三种探针均具有以下参数：initialDelaySeconds：启动 liveness、readiness 探针前要等待的秒数。periodSeconds：检查探针的频率。timeoutSeconds：将探针标记为超时（未通过运行状况检查）之前的秒数。successThreshold：探针需要通过的最小连续成功检查数量。failureThreshold：将探针标记为失败之前的重试次数。对于 liveness 探针，这将导致 Pod 重新启动。对于 readiness 探针，将标记 Pod 为未就绪（unready）。
initialDelaySeconds来确定 readiness 探测在准备就绪前要等待多长时间。设想有个应用程序，偶尔会有大量数据下载需求。由于initialDelaySeconds是个静态数字，所以即便该应用程序无需那么久的初始化等待时间，我们也只能设置最保守的等待时长。不过，借助startup探针，我们能够配置failureThreshold和periodSeconds来解决此问题。比如说，将failureThreshold设为15，periodSeconds设为5，这就意味着应用程序在失败前会有10×5 = 75秒的启动时间。
配置探针
现在我们了解了不同类型的探针，下面是配置每种探针的三种不同方式。
HTTPkubelet 将 HTTP GET 请求发送到 endpoint，并检查 2xx 或 3xx 响应。我们可以重复使用现有的 HTTP endpoint 或设置轻量级 HTTP 服务器以进行探测（例如，具有/healthzendpoint 的 Express server）。HTTP 探针包含其他额外参数：host：要连接的主机名（默认值：pod 的 IP）。scheme：HTTP（默认）或 HTTPS。path：HTTP/S 服务器上的路径 。httpHeaders：自定义标头（如果需要标头用于身份验证、CORS 设置等） 。port：访问服务器的端口名称或端口号。
K8sMeetup最佳实践
虽然说探针的确切参数和使用方法取决于应用程序，但也有一些常用的最佳实践：
- 对于较旧的（≤v1.15）Kubernetes 集群，使用具有初始延迟的 readiness 探针来处理容器启动阶段。
- 对于较新的（≥v1.16）Kubernetes 集群，如果是具有不可预测或可变启动时间的应用程序应使用 startup 探针。startup 探针与 readiness 和 liveness 探针共享相同的 endpoint（例如
/healthz），但能将failureThreshold设置得比其他探针更高，以拥有更长的启动时间，相对于 liveness 和 readiness 而言，设置的失败时间会更合理。 - 如果 readiness 探针不用于其他信号目的，readiness 和 liveness 探针可以共享相同的 endpoint，但如果只有一个 Pod（也就是使用 VPA）时，设置 readiness 探针来解决启动行为，使用 liveness 探针来确定运行状况。这种情况下，标记 Pod 不健康意味着停机时间。
- readiness 检查可以用各种方式来发出系统故障的信号。例如，当应用程序失去与数据库的连接时，可以使用 readiness 探针暂时阻止新请求并允许系统重新连接。它还可以将繁忙的 Pod 标记为未准备，将工作负载平衡到其他 Pod。
简而言之，定义明确的探针通常会带来更好的弹性和可用性。确保观察启动时间和系统行为，在应用程序更改时调整探针设置。
K8sMeetup工具
最后，鉴于 Kubernetes 探针的重要性，我们可以使用 Kubernetes 资源分析工具来检测缺失的探针。这些工具可以在现有集群上运行，也可以置入 CI/CD 流程中，可以在没有正确配置资源的情况下自动拒绝工作负载。
- polaris：一个具有仪表板的资源分析工具，也可以用作验证 webhook 或 CLI 工具。
- kube-score：一个静态代码分析工具，可用于 Helm、Kustomize 和标准 YAML 文件。
- popeye：只读的实用工具，用于扫描 Kubernetes 集群并报告配置中的潜在问题。
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