Kubernetes 容器生命周期管理

健康检查和就绪检查

健康检查（Liveness Probe）

如果设置了 livenessProbe，k8s (kubelet) 会每隔 n 秒执行预先配置的行为来检查容器是否健康

当健康检查失败时，k8s 会认为容器已经挂掉，会根据 restartPolicy 来对容器进行重启或其他操作。

每次检查有 3 种结果，Success、Failure、Unknown

如果不配置，默认的检查状态为 Success

什么时候不需要健康检查：如果服务在异常后会自动退出或 crash，就不必配置健康检查，k8s 会按照重启策略来自动操作。

什么时候需要健康检查：相反，如果服务异常必须由 k8s 主动介入来重启容器，就需要配置健康检查

就绪检查（Readiness Probe）

如果设置了 readinessProbe，k8s (kubelet) 会每隔 n 秒检查容器对外提供的服务是否正常

当就绪检查失败时，k8s 会将 Pod 标记为 Unready，将 Pod IP 从 endpoints 中剔除，即不会让之后的流量通过 service 发送过来。

在首次检查之前，初始状态为 Failure

如果不配置，默认的状态为 Success

什么时候需要就绪检查：如果在服务启动后、初始化完成之前不想让流量过来，就需要配置就绪检查。

什么时候不需要就绪检查：除了上述场景，在 Pod 被删除时，k8s 会主动将 Pod 置为 UnReady 状态，之后的流量也不会过来，因此针对这种情况不必配置就绪检查。

参数

健康／就绪检查支持以下参数：

• initialDelaySeconds: 容器启动后，进行首次检查的等待时间（秒）
• periodSeconds: 每次检查的间隔时间（秒）
• timeoutSeconds: 执行检查的超时时间（秒），默认值为 1，最小值是 1
• successThreshold: 检查失败时，连续成功 n 次后，认为该容器的健康／就绪检查成功。默认值为 1，最小值是 1，对于健康检查必须为 1
• failureThreshold: 连续失败 n 次后，认为该容器的健康／就绪检查失败。默认值为 3，最小值是 1

检查方式

Exec 方式

livenessProbe:
  exec:
    command:
    - cat
    - /tmp/healthy

HTTP GET 请求方式

livenessProbe:
  httpGet:
    path: /healthz
    port: 8080
    httpHeaders:
    - name: X-Custom-Header
      value: Awesome

支持的参数包括：

• host: 目标主机地址，默认值为 pod IP
• scheme: HTTP 或 HTTPS，默认为 HTTP
• path: 访问路径
• httpHeaders: 自定义请求头
• port: 目标端口号，有效值 1~65535

TCP Socket 方式

livenessProbe:
  tcpSocket:
    port: 8080

支持的参数包括：

• host: 目标主机地址，默认值为 pod IP
• port: 目标端口号，有效值 1~65535

容器重启策略

restartPolicy 是 livenessProbe Failure 后执行的策略，作用于 Pod 的每个容器，可以配置为 Always、OnFaiiure、Never，默认值为 Always。 

restartPolicy 只会影响本机节点重启容器的策略，并不会影响 Pod 重新调度的行为，重启的方式按照时间间隔（10s, 20s, 40s, …, 5min）来重启容器，并且每 10min 重置间隔时间

重启策略 restartPolicy 的配置通过以下几个场景来举例说明：

1. Pod Running 状态，包含 1 个容器，容器正常退出

记录 completion 事件

• Always: 重启容器，Pod phase 保持 Running 状态
• OnFaiiure: 不重启容器，Pod phase 变为 Succeeded
• Never: 不重启容器，Pod phase 变为 Succeeded

2. Pod Running 状态，包含 1 个容器，容器异常退出

记录 failure 事件

• Always: 重启容器，Pod phase 保持 Running 状态
• OnFaiiure: 重启容器，Pod phase 保持 Running 状态
• Never: 不重启容器，Pod phase 变为 Failed

3. Pod Running 状态，包含 2 个容器，其中一个容器异常退出

记录 failure 事件

• Always: 重启容器，Pod phase 保持 Running 状态
• OnFaiiure: 重启容器，Pod phase 保持 Running 状态
• Never: 不重启容器，Pod phase 保持 Running 状态

此时如果第二个容器退出（无论正常还是异常）

记录 failure 事件

• Always: 重启容器，Pod phase 保持 Running 状态
• OnFaiiure: 重启容器，Pod phase 保持 Running 状态
• Never: 不重启容器，Pod phase 变为 Failed

4. Pod Running 状态，包含 1 个容器，容器被 OOM (out of memory) killed

记录 OOM 事件

• Always: 重启容器，Pod phase 保持 Running 状态
• OnFaiiure: 重启容器，Pod phase 保持 Running 状态
• Never: 不重启容器，Pod phase 变为 Failed

5. Pod Running 状态，遇到节点异常（比如磁盘挂掉、segmented out）

根据异常原因记录相应事件

无论设置为哪种策略，Pod 状态变为 Failed，并尝试在其他节点重新创建（如果 Pod 是通过 Controller 管理的）

容器生存周期事件处理

k8s 在容器创建或终止时会发送 postStart 或 preStop 事件，用户可以通过配置 handler，对这两个容器事件进行处理。

k8s 在容器创建之后发送 postStart 事件，postStart handler 是异步执行，所以并不保证会在容器的 entrypoint 之前执行，不过容器代码会阻塞住直到 postStart handler 执行完成。执行成功后，容器状态才会设为 Running

k8s 在容器 terminate 之前发送 preStop 事件，terminate 行为会阻塞，直到 preStop handler 同步执行成功或者 Pod 配置的 grace period 超时 (terminationGracePeriodSeconds)。注意：如果不是主动终止，k8s 不会发送 preStop 事件（比如正常退出）。

如果 postStart 或 preStop handler 执行失败，k8s 直接 kill 掉容器。

handler 执行方式

Exec 方式

lifecycle:
  postStart:
    exec:
      command: ["/bin/sh", "-c", "echo Hello from the postStart handler > /usr/share/message"]

HTTP GET 方式

lifecycle:
  postStart:
    httpGet:
      path: /healthz
      port: 8080
      httpHeaders:
      - name: X-Custom-Header
        value: Awesome

配置示例

livenessProbe 和 readinessProbe 的配置项完全相同，只是检查失败后的行为不同

lifecycle 的 exec 和 httpGet 和 livenessProbe 对应的配置项相同。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: example
spec:
  containers:
  - name: example
    // ... 
    livenessProbe:
      exec:
        command:
        - cat
        - /tmp/healthy
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 10
    readinessProbe:
      tcpSocket:
        port: 8080
      initialDelaySeconds: 10
      periodSeconds: 10
    lifecycle:
      postStart:
        exec:
          command: ["/bin/sh", "-c", "echo Hello from the postStart handler > /usr/share/message"]
      preStop:
        httpGet:
          host: xxx.xxx.xxx
          path: /stop
          port: 8080
  restartPolicy: OnFailure

参考

Pod 生命周期：https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/pods/pod-lifecycle/

健康检查和就绪检查：https://kubernetes.io/docs/tasks/configure-pod-container/configure-liveness-readiness-probes/

容器生存周期事件处理：
https://kubernetes.io/docs/tasks/configure-pod-container/attach-handler-lifecycle-event/
https://kubernetes.io/docs/concepts/containers/container-lifecycle-hooks/