这篇文章介绍如何给容器配置活跃（Liveness）、就绪（Readiness）和启动（Startup）探测器。
kubelet 使用存活探测器来确定什么时候要重启容器。 例如，存活探测器可以探测到应用死锁（应用程序在运行，但是无法继续执行后面的步骤）情况。 重启这种状态下的容器有助于提高应用的可用性，即使其中存在缺陷。
kubelet 使用就绪探测器可以知道容器何时准备好接受请求流量，当一个 Pod 内的所有容器都就绪时，才能认为该 Pod 就绪。 这种信号的一个用途就是控制哪个 Pod 作为 Service 的后端。 若 Pod 尚未就绪，会被从 Service 的负载均衡器中剔除。
kubelet 使用启动探测器来了解应用容器何时启动。 如果配置了这类探测器，你就可以控制容器在启动成功后再进行存活性和就绪态检查， 确保这些存活、就绪探测器不会影响应用的启动。 启动探测器可以用于对慢启动容器进行存活性检测，避免它们在启动运行之前就被杀掉。
你必须拥有一个 Kubernetes 的集群，同时你的 Kubernetes 集群必须带有 kubectl 命令行工具。 建议在至少有两个节点的集群上运行本教程，且这些节点不作为控制平面主机。 如果你还没有集群，你可以通过 Minikube 构建一个你自己的集群，或者你可以使用下面任意一个 Kubernetes 工具构建：
许多长时间运行的应用最终会进入损坏状态，除非重新启动，否则无法被恢复。 Kubernetes 提供了存活探测器来发现并处理这种情况。
在本练习中，你会创建一个 Pod，其中运行一个基于 k8s.gcr.io/busybox 镜像的容器。 下面是这个 Pod 的配置文件。
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
labels:
test: liveness
name: liveness-exec
spec:
containers:
- name: liveness
image: k8s.gcr.io/busybox
args:
- /bin/sh
- -c
- touch /tmp/healthy; sleep 30; rm -f /tmp/healthy; sleep 600
livenessProbe:
exec:
command:
- cat
- /tmp/healthy
initialDelaySeconds: 5
periodSeconds: 5
在这个配置文件中，可以看到 Pod 中只有一个 Container。 periodSeconds 字段指定了 kubelet 应该每 5 秒执行一次存活探测。 initialDelaySeconds 字段告诉 kubelet 在执行第一次探测前应该等待 5 秒。 kubelet 在容器内执行命令 cat /tmp/healthy 来进行探测。 如果命令执行成功并且返回值为 0，kubelet 就会认为这个容器是健康存活的。 如果这个命令返回非 0 值，kubelet 会杀死这个容器并重新启动它。
当容器启动时，执行如下的命令：
/bin/sh -c "touch /tmp/healthy; sleep 30; rm -f /tmp/healthy; sleep 600"
这个容器生命的前 30 秒，/tmp/healthy 文件是存在的。 所以在这最开始的 30 秒内，执行命令 cat /tmp/healthy 会返回成功代码。 30 秒之后，执行命令 cat /tmp/healthy 就会返回失败代码。
创建 Pod：
kubectl apply -f https://k8s.io/examples/pods/probe/exec-liveness.yaml
在 30 秒内，查看 Pod 的事件：
kubectl describe pod liveness-exec
输出结果表明还没有存活探测器失败：
FirstSeen LastSeen Count From SubobjectPath Type Reason Message
--------- -------- ----- ---- ------------- -------- ------ -------
24s 24s 1 {default-scheduler } Normal Scheduled Successfully assigned liveness-exec to worker0
23s 23s 1 {kubelet worker0} spec.containers{liveness} Normal Pulling pulling image "k8s.gcr.io/busybox"
23s 23s 1 {kubelet worker0} spec.containers{liveness} Normal Pulled Successfully pulled image "k8s.gcr.io/busybox"
23s 23s 1 {kubelet worker0} spec.containers{liveness} Normal Created Created container with docker id 86849c15382e; Security:[seccomp=unconfined]
23s 23s 1 {kubelet worker0} spec.containers{liveness} Normal Started Started container with docker id 86849c15382e
35 秒之后，再来看 Pod 的事件：
kubectl describe pod liveness-exec
在输出结果的最下面，有信息显示存活探测器失败了，这个容器被杀死并且被重建了。
FirstSeen LastSeen Count From SubobjectPath Type Reason Message
--------- -------- ----- ---- ------------- -------- ------ -------
37s 37s 1 {default-scheduler } Normal Scheduled Successfully assigned liveness-exec to worker0
36s 36s 1 {kubelet worker0} spec.containers{liveness} Normal Pulling pulling image "k8s.gcr.io/busybox"
36s 36s 1 {kubelet worker0} spec.containers{liveness} Normal Pulled Successfully pulled image "k8s.gcr.io/busybox"
36s 36s 1 {kubelet worker0} spec.containers{liveness} Normal Created Created container with docker id 86849c15382e; Security:[seccomp=unconfined]
36s 36s 1 {kubelet worker0} spec.containers{liveness} Normal Started Started container with docker id 86849c15382e
2s 2s 1 {kubelet worker0} spec.containers{liveness} Warning Unhealthy Liveness probe failed: cat: can't open '/tmp/healthy': No such file or directory
再等 30 秒，确认这个容器被重启了：
kubectl get pod liveness-exec
输出结果显示 RESTARTS 的值增加了 1。
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
liveness-exec 1/1 Running 1 1m
另外一种类型的存活探测方式是使用 HTTP GET 请求。 下面是一个 Pod 的配置文件，其中运行一个基于 k8s.gcr.io/liveness 镜像的容器。
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
labels:
test: liveness
name: liveness-http
spec:
containers:
- name: liveness
image: k8s.gcr.io/liveness
args:
- /server
livenessProbe:
httpGet:
path: /healthz
port: 8080
httpHeaders:
- name: Custom-Header
value: Awesome
initialDelaySeconds: 3
periodSeconds: 3
在这个配置文件中，你可以看到 Pod 也只有一个容器。 periodSeconds 字段指定了 kubelet 每隔 3 秒执行一次存活探测。 initialDelaySeconds 字段告诉 kubelet 在执行第一次探测前应该等待 3 秒。 kubelet 会向容器内运行的服务（服务在监听 8080 端口）发送一个 HTTP GET 请求来执行探测。 如果服务器上 /healthz 路径下的处理程序返回成功代码，则 kubelet 认为容器是健康存活的。 如果处理程序返回失败代码，则 kubelet 会杀死这个容器并将其重启。
返回大于或等于 200 并且小于 400 的任何代码都标示成功，其它返回代码都标示失败。
你可以访问 server.go。 阅读服务的源码。 容器存活期间的最开始 10 秒中，/healthz 处理程序返回 200 的状态码。 之后处理程序返回 500 的状态码。
http.HandleFunc("/healthz", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
duration := time.Now().Sub(started)
if duration.Seconds() > 10 {
w.WriteHeader(500)
w.Write([]byte(fmt.Sprintf("error: %v", duration.Seconds())))
} else {
w.WriteHeader(200)
w.Write([]byte("ok"))
}
}) kubelet 在容器启动之后 3 秒开始执行健康检测。所以前几次健康检查都是成功的。 但是 10 秒之后，健康检查会失败，并且 kubelet 会杀死容器再重新启动容器。
创建一个 Pod 来测试 HTTP 的存活检测：
kubectl apply -f https://k8s.io/examples/pods/probe/http-liveness.yaml
10 秒之后，通过查看 Pod 事件来确认活跃探测器已经失败，并且容器被重新启动了。
kubectl describe pod liveness-http
在 1.13 之前（包括 1.13）的版本中，如果在 Pod 运行的节点上设置了环境变量 http_proxy（或者 HTTP_PROXY），HTTP 的存活探测会使用这个代理。 在 1.13 之后的版本中，设置本地的 HTTP 代理环境变量不会影响 HTTP 的存活探测。
第三种类型的存活探测是使用 TCP 套接字。 使用这种配置时，kubelet 会尝试在指定端口和容器建立套接字链接。 如果能建立连接，这个容器就被看作是健康的，如果不能则这个容器就被看作是有问题的。
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: goproxy
labels:
app: goproxy
spec:
containers:
- name: goproxy
image: k8s.gcr.io/goproxy:0.1
ports:
- containerPort: 8080
readinessProbe:
tcpSocket:
port: 8080
initialDelaySeconds: 5
periodSeconds: 10
livenessProbe:
tcpSocket:
port: 8080
initialDelaySeconds: 15
periodSeconds: 20
如你所见，TCP 检测的配置和 HTTP 检测非常相似。 下面这个例子同时使用就绪和存活探测器。kubelet 会在容器启动 5 秒后发送第一个就绪探测。 探测器会尝试连接 goproxy 容器的 8080 端口。 如果探测成功，这个 Pod 会被标记为就绪状态，kubelet 将继续每隔 10 秒运行一次检测。
除了就绪探测，这个配置包括了一个存活探测。 kubelet 会在容器启动 15 秒后进行第一次存活探测。 与就绪探测类似，活跃探测器会尝试连接 goproxy 容器的 8080 端口。 如果存活探测失败，容器会被重新启动。
kubectl apply -f https://k8s.io/examples/pods/probe/tcp-liveness-readiness.yaml
15 秒之后，通过看 Pod 事件来检测存活探测器：
kubectl describe pod goproxy
FEATURE STATE: Kubernetes v1.24 [beta]
如果你的应用实现了 gRPC 健康检查协议， kubelet 可以配置为使用该协议来执行应用活跃性检查。 你必须启用 GRPCContainerProbe 特性门控 才能配置依赖于 gRPC 的检查机制。
下面是一个示例清单：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: etcd-with-grpc
spec:
containers:
- name: etcd
image: k8s.gcr.io/etcd:3.5.1-0
command: [ "/usr/local/bin/etcd", "--data-dir", "/var/lib/etcd", "--listen-client-urls", "http://0.0.0.0:2379", "--advertise-client-urls", "http://127.0.0.1:2379", "--log-level", "debug"]
ports:
- containerPort: 2379
livenessProbe:
grpc:
port: 2379
initialDelaySeconds: 10
要使用 gRPC 探测器，必须配置 port 属性。如果健康状态端点配置在非默认服务之上， 你还必须设置 service 属性。
Note:
与 HTTP 和 TCP 探测器不同，gRPC 探测不能使用命名端口或定制主机。
配置问题（例如：错误的 port 和 service、未实现健康检查协议） 都被认作是探测失败，这一点与 HTTP 和 TCP 探测器类似。
kubectl apply -f https://k8s.io/examples/pods/probe/grpc-liveness.yaml
15 秒钟之后，查看 Pod 事件确认活跃性检查并未失败：
kubectl describe pod etcd-with-grpc
在 Kubernetes 1.23 之前，gRPC 健康探测通常使用 grpc-health-probe 来实现。 内置的 gRPC 探测器行为与 grpc-health-probe 所实现的行为类似。 从 grpc-health-probe 迁移到内置探测器时，请注意以下差异：
grpc-health-probe 那样通常针对 127.0.0.1 执行探测； 请一定配置你的 gRPC 端点使之监听于 Pod 的 IP 地址之上。 tls）。 ExecProbeTimeout 特性门控被设置为 false，则 grpc-health-probe 不会考虑 timeoutSeconds 设置状态（默认值为 1s）， 而内置探测器则会在超时时返回失败。对于 HTTP 或者 TCP 存活检测可以使用命名的 ContainerPort。
ports:
- name: liveness-port
containerPort: 8080
hostPort: 8080
livenessProbe:
httpGet:
path: /healthz
port: liveness-port
有时候，会有一些现有的应用在启动时需要较长的初始化时间。 要这种情况下，若要不影响对死锁作出快速响应的探测，设置存活探测参数是要技巧的。 技巧就是使用相同的命令来设置启动探测，针对 HTTP 或 TCP 检测，可以通过将 failureThreshold * periodSeconds 参数设置为足够长的时间来应对糟糕情况下的启动时间。
这样，前面的例子就变成了：
ports:
- name: liveness-port
containerPort: 8080
hostPort: 8080
livenessProbe:
httpGet:
path: /healthz
port: liveness-port
failureThreshold: 1
periodSeconds: 10
startupProbe:
httpGet:
path: /healthz
port: liveness-port
failureThreshold: 30
periodSeconds: 10
幸亏有启动探测，应用程序将会有最多 5 分钟（30 * 10 = 300s）的时间来完成其启动过程。 一旦启动探测成功一次，存活探测任务就会接管对容器的探测，对容器死锁作出快速响应。 如果启动探测一直没有成功，容器会在 300 秒后被杀死，并且根据 restartPolicy 来 执行进一步处置。
有时候，应用会暂时性地无法为请求提供服务。 例如，应用在启动时可能需要加载大量的数据或配置文件，或是启动后要依赖等待外部服务。 在这种情况下，既不想杀死应用，也不想给它发送请求。 Kubernetes 提供了就绪探测器来发现并缓解这些情况。 容器所在 Pod 上报还未就绪的信息，并且不接受通过 Kubernetes Service 的流量。
Note: 就绪探测器在容器的整个生命周期中保持运行状态。
Caution: 活跃探测器 不等待 就绪性探测器成功。 如果要在执行活跃探测器之前等待，应该使用 initialDelaySeconds 或 startupProbe。
就绪探测器的配置和存活探测器的配置相似。 唯一区别就是要使用 readinessProbe 字段，而不是 livenessProbe 字段。
readinessProbe:
exec:
command:
- cat
- /tmp/healthy
initialDelaySeconds: 5
periodSeconds: 5
HTTP 和 TCP 的就绪探测器配置也和存活探测器的配置完全相同。
就绪和存活探测可以在同一个容器上并行使用。 两者都可以确保流量不会发给还未就绪的容器，当这些探测失败时容器会被重新启动。
Probe 有很多配置字段，可以使用这些字段精确地控制活跃和就绪检测的行为：
initialDelaySeconds：容器启动后要等待多少秒后才启动存活和就绪探测器， 默认是 0 秒，最小值是 0。 periodSeconds：执行探测的时间间隔（单位是秒）。默认是 10 秒。最小值是 1。 timeoutSeconds：探测的超时后等待多少秒。默认值是 1 秒。最小值是 1。 successThreshold：探测器在失败后，被视为成功的最小连续成功数。默认值是 1。 存活和启动探测的这个值必须是 1。最小值是 1。 failureThreshold：当探测失败时，Kubernetes 的重试次数。 对存活探测而言，放弃就意味着重新启动容器。 对就绪探测而言，放弃意味着 Pod 会被打上未就绪的标签。默认值是 3。最小值是 1。Note:
在 Kubernetes 1.20 版本之前，exec 探针会忽略 timeoutSeconds： 探针会无限期地持续运行，甚至可能超过所配置的限期，直到返回结果为止。
这一缺陷在 Kubernetes v1.20 版本中得到修复。你可能一直依赖于之前错误的探测行为， 甚至都没有觉察到这一问题的存在，因为默认的超时值是 1 秒钟。 作为集群管理员，你可以在所有的 kubelet 上禁用 ExecProbeTimeout 特性门控 （将其设置为 false），从而恢复之前版本中的运行行为。之后当集群中所有的 exec 探针都设置了 timeoutSeconds 参数后，移除此标志重载。 如果你有 Pod 受到此默认 1 秒钟超时值的影响，你应该更新这些 Pod 对应的探针的超时值， 这样才能为最终去除该特性门控做好准备。
当此缺陷被修复之后，在使用 dockershim 容器运行时的 Kubernetes 1.20+ 版本中，对于 exec 探针而言，容器中的进程可能会因为超时值的设置保持持续运行， 即使探针返回了失败状态。Caution:
如果就绪态探针的实现不正确，可能会导致容器中进程的数量不断上升。 如果不对其采取措施，很可能导致资源枯竭的状况。
HTTP Probes允许针对 httpGet 配置额外的字段：
host：连接使用的主机名，默认是 Pod 的 IP。也可以在 HTTP 头中设置 “Host” 来代替。 scheme ：用于设置连接主机的方式（HTTP 还是 HTTPS）。默认是 "HTTP"。 path：访问 HTTP 服务的路径。默认值为 "/"。 httpHeaders：请求中自定义的 HTTP 头。HTTP 头字段允许重复。 port：访问容器的端口号或者端口名。如果数字必须在 1～65535 之间。对于 HTTP 探测，kubelet 发送一个 HTTP 请求到指定的路径和端口来执行检测。 除非 httpGet 中的 host 字段设置了，否则 kubelet 默认是给 Pod 的 IP 地址发送探测。 如果 scheme 字段设置为了 HTTPS，kubelet 会跳过证书验证发送 HTTPS 请求。 大多数情况下，不需要设置host 字段。 这里有个需要设置 host 字段的场景，假设容器监听 127.0.0.1，并且 Pod 的 hostNetwork 字段设置为了 true。那么 httpGet 中的 host 字段应该设置为 127.0.0.1。 可能更常见的情况是如果 Pod 依赖虚拟主机，你不应该设置 host 字段，而是应该在 httpHeaders 中设置 Host。
针对 HTTP 探针，kubelet 除了必需的 Host 头部之外还发送两个请求头部字段： User-Agent 和 Accept。这些头部的默认值分别是 kube-probe/{{ skew latestVersion >}} （其中 1.24 是 kubelet 的版本号）和 */*。
你可以通过为探测设置 .httpHeaders 来重载默认的头部字段值；例如：
livenessProbe:
httpGet:
httpHeaders:
- name: Accept
value: application/json
startupProbe:
httpGet:
httpHeaders:
- name: User-Agent
value: MyUserAgent
你也可以通过将这些头部字段定义为空值，从请求中去掉这些头部字段。
livenessProbe:
httpGet:
httpHeaders:
- name: Accept
value: ""
startupProbe:
httpGet:
httpHeaders:
- name: User-Agent
value: ""
对于 TCP 探测而言，kubelet 在节点上（不是在 Pod 里面）发起探测连接， 这意味着你不能在 host 参数上配置服务名称，因为 kubelet 不能解析服务名称。
FEATURE STATE: Kubernetes v1.22 [beta]
在 1.21 发行版之前，Pod 层面的 terminationGracePeriodSeconds 被用来终止活跃探测或启动探测失败的容器。 这一行为上的关联不是我们想要的，可能导致 Pod 层面设置了 terminationGracePeriodSeconds 时容器要花非常长的时间才能重新启动。
在 1.21 及更高版本中，当特性门控 ProbeTerminationGracePeriod 被启用时， 用户可以指定一个探测器层面的 terminationGracePeriodSeconds 作为探测器规约的一部分。 当该特性门控被启用，并且 Pod 层面和探测器层面的 terminationGracePeriodSeconds 都已设置，kubelet 将使用探测器层面设置的值。
在 Kubernetes 1.22 中，ProbeTerminationGracePeriod 特性门控只能用在 API 服务器上。 kubelet 始终遵守探针级别 terminationGracePeriodSeconds 字段 （如果它存在于 Pod 上）。
如果你已经为现有 Pod 设置了 terminationGracePeriodSeconds 字段并且不再希望使用针对每个探针的终止宽限期，则必须删除现有的这类 Pod。
当你（或控制平面或某些其他组件）创建替换 Pod，并且特性门控 ProbeTerminationGracePeriod 被禁用时，API 服务器会忽略 Pod 级别的 terminationGracePeriodSeconds 字段设置， 即使 Pod 或 Pod 模板指定了它。
例如:
spec:
terminationGracePeriodSeconds: 3600 # pod-level
containers:
- name: test
image: ...
ports:
- name: liveness-port
containerPort: 8080
hostPort: 8080
livenessProbe:
httpGet:
path: /healthz
port: liveness-port
failureThreshold: 1
periodSeconds: 60
# Override pod-level terminationGracePeriodSeconds #
terminationGracePeriodSeconds: 60
探测器层面的 terminationGracePeriodSeconds 不能用于就绪态探针。 这一设置将被 API 服务器拒绝。