[云原生] Kubernetes 控制平面组件：生命周期管理和服务发现

Pod的生命周期包括初始化容器，容器启动之后钩子函数，就绪探测，存活探测，容器关闭前Hook函数，对应的流程图如下：

生命周期流程图

Pod周期的过程如下5步：
1.初始化容器阶段初始化pod中每一个容器,他们是串行执行的，执行完成后就退出了
2.启动主容器main container
3.在main container刚刚启动之后可以执行post start命令
4.在整个main container执行的过程中可以做两类探测：liveness probe(存活探测)和readiness probe(就绪探测)
5.在main container结束前可以执行pre stop命令

Pod Phase

在 Pod 完整的生命周期中，存在着 5 种不同的阶段：

  • Pending：创建 Pod 对象后的初始化阶段。会一直持续到 Pod 被分配给某个工作节点，镜像被拉取到本地并启动
  • Succeeded：对于不打算无限期运行的 Pod，其容器部署完成后的状态
  • Running：Pod 中至少一个容器处于运行状态
  • Failed：对于不打算无限期运行的 Pod，其容器中至少有一个由于错误终止
  • Unknown：由于 Kubelet 与 API Server 的通信中断，Pod 的状态未知。可能是工作节点挂掉或断网

可以使用 kubectl describe 命令，查看Pod状态

$ kubectl describe po kubia | grep Status:
Status:       Running

Pod Phase细节

健康检查探针

健康探针类型分为

  1. livenessProbe
    探活。Kubernetes 会在容器的进程终止时重启容器，以保证应用的健康。但应用实际上有可能在进程不终止的情况下无响应，比如一个 Java 应用报出 OutOfMemoryError 错误，而 JVM 进程仍在运行中。
    理想情况下，Kubernetes 需要能够检测到此类错误并重启容器。
    当然，应用自身也可以捕获这类错误并令进程立即终止。但假如应用因为进入无限循环或死锁导致无响应，又或者应用本身无法检测到错误存在呢？为了确保容器能够在这些复杂情况下重启，应该提供一种从外部检查应用状态的机制。
    Kubernetes 可以通过配置 liveness probe 来检查某个应用是否能够正常响应，Pod 中的每个容器都可以分别配置 liveness probe。一旦应用无响应或有错误发生，容器就会被认为是不健康的并被终止掉。之后容器被 Kubernetes 重新启动。
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata :
 name: liveness
 namespace: default
spec:
 containers:
 - name: livenesscontainers image: nginx imagePullPolicy: IfNotPresent ports: - name:http containersPort:8080 command: ["/bin/bash","-c","touch /tmp/health;sleep 60;rm -rf /tmp/health;sleep 3600;"] livenessProbe: httpGet: path: /healthz port: http initialDelaySeconds: 3 periodSeconds: 3

  1. readinessProve
    就绪状态检查。有时，应用程序暂时无法对外部流量提供服务。 例如，应用程序可能需要在启动期间加载大量数据或配置文件。 在这种情况下，你不想杀死应用程序，但你也不想发送请求。 Kubernetes提供了readiness probe来检测和减轻这些情况。 Pod中的容器可以报告自己还没有准备，不能处理Kubernetes服务发送过来的流量，此时状态会被标记为NotReady。与livenessProbe不同的是，kubelet不会对readinessProbe的探测情况有重启操作。

  2. startup probe
    指示容器中的应用是否已经启动。默认的 liveness probe 配置会给应用 20 到 30s 的时间启动，如果应用需要更长的时间才能启动完成，容器会永远达不到 liveness probe 检测成功的状态，从而进入了无限重启的循环。
    为了防止上述情况发生，可以增大 initialDelaySeconds、periodSeconds 或 failureThreshold 的值，但也会有一定的副作用。periodSeconds * failureThreshold 的值越大，当应用不健康时重启的时间就越长。
    Kubernetes 还提供了一种 startup probe。当容器配置了 startup probe 时，容器启动时只有 startup probe 会执行。startup probe 可以按照应用的启动时间配置，检测成功之后 Kubernetes 会切换到使用 liveness probe 检测。
    比如 Node.js 应用需要 1 分钟以上的时间启动，当启动成功以后若应用状态不正常，则在 10s 以内重启。

如果提供了启动探针(startup probe)，则禁用所有其他探针，直到它成功为止。如果启动探针失败，kubelet 将杀死容器，容器服从其重启策略进行重启。如果容器没有提供启动探针，则默认状态为成功Success。

探针有很多配置字段，可以使用这些字段精确的控制存活和就绪检测的行为：

  • initialDelaySeconds：容器启动后要等待多少秒后存活和就绪探测器才被初始化，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。存活探测的这个值必须是 1。最小值是 1。
  • failureThreshold：当 Pod 启动了并且探测到失败，Kubernetes 的重试次数。存活探测情况下的放弃就意味着重新启动容器。就绪探测情况下的放弃 Pod 会被打上未就绪的标签。默认值是 3。最小值是 1。

Kubernetes 支持以下三种 probe 机制：

  • HTTP GET probe：会发送 GET 请求到容器的 IP 地址、端口号和 URL 路径。如果 probe 收到正常的响应（2xx 或 3xx），该 probe 就被认定是成功的。如果服务返回了一个错误的响应码，或者没有在规定的时间内响应，则该 probe 被认定是失败的。
  • TCP Socket probe：会尝试打开一个 TCP 连接到容器的特定端口。若连接成功，probe 就被认定是成功的；否则失败。
  • Exec probe：会在容器内部执行一个命令并检查该命令的退出码。若退出码为 0，则 probe 被认定是成功的；否则失败。

在容器启动或关闭时触发动作

可以向容器中添加 lifecycle hooks。Kubernetes 目前支持两种类型的hook：

  • Post-start hooks：在容器启动后执行
    post-start lifecycle hook 会在容器创建完成之后立即触发。可以使用 exec 类型的钩子在主进程启动的同时执行一个额外的程序，或者 httpGet 类型的钩子向容器中运行的应用发送 HTTP 请求，以完成初始化或预热操作。

  • Pre-stop hooks：在容器停止前执行
    Nginx 服务在收到 TERM 信号后会立即关闭所有打开的连接并终止进程，这并不是理想的操作，不会等待正在处理的客户端请求彻底完成。
    可以使用 pre-stop hook 执行 nginx -s quit 命令舒缓地关闭 Nginx 服务。

触发动作

参考：
Kubernetes in Action - 管理 Pod 的生命周期
pod的生命周期管理
探活指针

posted @ 2022-10-08 19:37  Jamest  阅读(82)  评论(0)  编辑  收藏  举报