详解k8s中的liveness和readiness的原理和区别

liveness与readiness的探针工做方式源码解析

liveness和readiness做为k8s的探针，能够对应用进行健康探测。
两者支持的探测方式相同。主要的探测方式支持http探测，执行命令探测，以及tcp探测。
探测均是由kubelet执行。

执行命令探测

func (pb *prober) runProbe(p *v1.Probe, pod *v1.Pod, status v1.PodStatus, container v1.Container, containerID kubecontainer.ContainerID) (probe.Result, string, error) {
.....        
        command := kubecontainer.ExpandContainerCommandOnlyStatic(p.Exec.Command, container.Env)
        return pb.exec.Probe(pb.newExecInContainer(container, containerID, command, timeout))
......
        
func (pb *prober) newExecInContainer(container v1.Container, containerID kubecontainer.ContainerID, cmd []string, timeout time.Duration) exec.Cmd {
    return execInContainer{func() ([]byte, error) {
        return pb.runner.RunInContainer(containerID, cmd, timeout)
    }}
}
        
......
func (m *kubeGenericRuntimeManager) RunInContainer(id kubecontainer.ContainerID, cmd []string, timeout time.Duration) ([]byte, error) {
    stdout, stderr, err := m.runtimeService.ExecSync(id.ID, cmd, 0)
    return append(stdout, stderr...), err
}

由kubelet，经过CRI接口的ExecSync接口，在对应容器内执行拼装好的cmd命令。获取返回值。

func (pr execProber) Probe(e exec.Cmd) (probe.Result, string, error) {
    data, err := e.CombinedOutput()
    glog.V(4).Infof("Exec probe response: %q", string(data))
    if err != nil {
        exit, ok := err.(exec.ExitError)
        if ok {
            if exit.ExitStatus() == 0 {
                return probe.Success, string(data), nil
            } else {
                return probe.Failure, string(data), nil
            }
        }
        return probe.Unknown, "", err
    }
    return probe.Success, string(data), nil
}

kubelet是根据执行命令的退出码来决定是否探测成功。当执行命令的退出码为0时，认为执行成功，不然为执行失败。若是执行超时，则状态为Unknown。

http探测

func DoHTTPProbe(url *url.URL, headers http.Header, client HTTPGetInterface) (probe.Result, string, error) {
    req, err := http.NewRequest("GET", url.String(), nil)
    ......
    if res.StatusCode >= http.StatusOK && res.StatusCode < http.StatusBadRequest {
        glog.V(4).Infof("Probe succeeded for %s, Response: %v", url.String(), *res)
        return probe.Success, body, nil
    }
    ......

http探测是经过kubelet请求容器的指定url，并根据response来进行判断。
当返回的状态码在200到400(不含400)之间时，也就是状态码为2xx和3xx是，认为探测成功。不然认为失败。

tcp探测

func DoTCPProbe(addr string, timeout time.Duration) (probe.Result, string, error) {
    conn, err := net.DialTimeout("tcp", addr, timeout)
    if err != nil {
        // Convert errors to failures to handle timeouts.
        return probe.Failure, err.Error(), nil
    }
    err = conn.Close()
    if err != nil {
        glog.Errorf("Unexpected error closing TCP probe socket: %v (%#v)", err, err)
    }
    return probe.Success, "", nil
}

tcp探测是经过探测指定的端口。若是能够链接，则认为探测成功，不然认为失败。

探测失败的可能缘由

执行命令探测失败的缘由主要多是容器未成功启动，或者执行命令失败。固然也可能docker或者docker-shim存在故障。

因为http和tcp都是从kubelet自node节点上发起的，向容器的ip进行探测。
因此探测失败的缘由除了应用容器的问题外，还多是从node到容器ip的网络不通。

liveness与readiness的原理区别

探测方式相同，那么liveness与readiness有什么区别？首先，两者可以起到的做用不一样。

func (m *kubeGenericRuntimeManager) computePodContainerChanges(pod *v1.Pod, podStatus *kubecontainer.PodStatus) podContainerSpecChanges {
        ......
        liveness, found := m.livenessManager.Get(containerStatus.ID)
        if !found || liveness == proberesults.Success {
            changes.ContainersToKeep[containerStatus.ID] = index
            continue
        }
        ......

liveness主要用来肯定什么时候重启容器。liveness探测的结果会存储在livenessManager中。
kubelet在syncPod时，发现该容器的liveness探针检测失败时，会将其加入待启动的容器列表中，在以后的操做中会从新建立该容器。

readiness主要来肯定容器是否已经就绪。只有当Pod中的容器都处于就绪状态，也就是pod的condition里的Ready为true时，kubelet才会认定该Pod处于就绪状态。而pod是否处于就绪状态的做用是控制哪些Pod应该做为service的后端。若是Pod处于非就绪状态，那么它们将会被从service的endpoint中移除。

func (m *manager) SetContainerReadiness(podUID types.UID, containerID kubecontainer.ContainerID, ready bool) {
        ......
        containerStatus.Ready = ready
        ......
        readyCondition := GeneratePodReadyCondition(&pod.Spec, status.ContainerStatuses, status.Phase)
        ......
        m.updateStatusInternal(pod, status, false)
}

readiness检查结果会经过SetContainerReadiness函数，设置到pod的status中，从而更新pod的ready condition。

liveness和readiness除了最终的做用不一样，另一个很大的区别是它们的初始值不一样。

switch probeType {
    case readiness:
        w.spec = container.ReadinessProbe
        w.resultsManager = m.readinessManager
        w.initialValue = results.Failure
    case liveness:
        w.spec = container.LivenessProbe
        w.resultsManager = m.livenessManager
        w.initialValue = results.Success
    }

liveness的初始值为成功。这样防止在应用尚未成功启动前，就被误杀。若是在规定时间内还未成功启动，才将其设置为失败，从而触发容器重建。

而readiness的初始值为失败。这样防止应用尚未成功启动前就向应用进行流量的导入。若是在规定时间内启动成功，才将其设置为成功，从而将流量向应用导入。

liveness与readiness两者做用不能相互替代。

例如只配置了liveness，那么在容器启动，应用尚未成功就绪以前，这个时候pod是ready的（由于容器成功启动了）。那么流量就会被引入到容器的应用中，可能会致使请求失败。虽然在liveness检查失败后，重启容器，此时pod的ready的condition会变为false。可是前面会有一些流量由于错误状态导入。

固然只配置了readiness是没法触发容器重启的。

由于两者的做用不一样，在实际使用中，能够根据实际的需求将两者进行配合使用。