Docker容器和K8s添加Health Check

docker容器启动后，怎么确认容器运行正常，怎么确认可以对外提供服务了，这就需要health check功能了。

之前对health check的功能不在意，因为只要镜像跑起来了就是健康的，如果有问题就会运行失败。在连续两次收到两个启动失败的issue之后，我决定修正一下。

遇到的问题是，一个web服务依赖mongo容器启动，通过docker-compose启动，虽然设置了depends on, 但有时候还是会遇到mongo容器中db实例还没有完全初始化，web服务已经启动连接了，然后返回连接失败。

version: '3.1'

services:
  mongo:
    image: mongo:4
    restart: always
    environment:
      MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME: root
      MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD: example
      MONGO_INITDB_DATABASE: yapi
    volumes: 
        - ./mongo-conf:/docker-entrypoint-initdb.d
        - ./mongo/etc:/etc/mongo
        - ./mongo/data/db:/data/db
  yapi:
    build:
      context: ./
      dockerfile: Dockerfile
    image: yapi
    # 第一次启动使用
    # command: "yapi server"
    # 之后使用下面的命令
    command: "node /my-yapi/vendors/server/app.js"
    depends_on: 
      - mongo

理论上，只有mongo服务启动后，status变成up，yapi这个服务才会启动。但确实有人遇到这个问题了。那就看看解决方案。

官方文档说depends_on并不会等待db ready， emmm 也没说depends on的标准是什么，是依赖service的status up？

官方说depends on依赖service是running状态，如果启动中的状态也算running的话，确实有可能db没有ready。官方的说法是，服务依赖和db依赖是一个分布式系统的话题，服务应该自己解决各种网络问题，毕竟db随时都有可能断开，服务应该自己配置重联策略。

官方推荐是服务启动前检查db是否已经启动了，通过ping的形式等待。搞一个wait-for-it.sh脚本 前置检查依赖。

docker-compose.yml

version: "2"
services:
  web:
    build: .
    ports:
      - "80:8000"
    depends_on:
      - "db"
    command: ["./wait-for-it.sh", "db:5432", "--", "python", "app.py"]
  db:
    image: postgres 

wait-for-it.sh

#!/bin/sh
# wait-for-postgres.sh

set -e
  
host="$1"
shift
cmd="$@"
  
until PGPASSWORD=$POSTGRES_PASSWORD psql -h "$host" -U "postgres" -c '\q'; do
  >&2 echo "Postgres is unavailable - sleeping"
  sleep 1
done
  
>&2 echo "Postgres is up - executing command"
exec $cmd

Dockerfile中添加Health Check

回归标题，上面这个问题让我想起了健康检查这个东西。于是有了本文总结。那还是记录下使用容器镜像的时候怎么作健康检查吧。

在dockerfile中可以添加HEALTHCHECK指令，检查后面的cmd是否执行成功，成功则表示容器运行健康。

HEALTHCHECK [OPTIONS] CMD command  在容器中执行cmd，返回0表示成功，返回1表示失败

HEALTHCHECK NONE  取消base镜像到当前镜像之间所有的health check

options

• --interval=DURATION (default: 30s) healthcheck检查时间间隔
• --timeout=DURATION (default: 30s) 执行cmd超时时间
• --start-period=DURATION (default: 0s) 容器启动后多久开始执行health check
• --retries=N (default: 3) 连续n次失败则认为失败

一个检查80端口的示例

HEALTHCHECK --interval=5m --timeout=3s \
  CMD curl -f http://localhost/ || exit 1

Health check在docker-compose.yml中的配置

在docker-compose.yml中添加healthcheck节点，内容和dockerfile类似。

version: '3.1'

services:
  mongo:
    image: mongo:4
    healthcheck:
      test: ["CMD", "netstat -anp | grep 27017"]
      interval: 2m
      timeout: 10s
      retries: 3

Docker lib官方health check示例

在github上发现了docker library下的healthcheck项目， 比如mongo的健康检查可以这么做：

Dockerfile

FROM mongo

COPY docker-healthcheck /usr/local/bin/

HEALTHCHECK CMD ["docker-healthcheck"]

docker-healthcheck

#!/bin/bash
set -eo pipefail

host="$(hostname --ip-address || echo '127.0.0.1')"

if mongo --quiet "$host/test" --eval 'quit(db.runCommand({ ping: 1 }).ok ? 0 : 2)'; then
	exit 0
fi

exit 1

类色的， mysql

#!/bin/bash
set -eo pipefail

if [ "$MYSQL_RANDOM_ROOT_PASSWORD" ] && [ -z "$MYSQL_USER" ] && [ -z "$MYSQL_PASSWORD" ]; then
	# there's no way we can guess what the random MySQL password was
	echo >&2 'healthcheck error: cannot determine random root password (and MYSQL_USER and MYSQL_PASSWORD were not set)'
	exit 0
fi

host="$(hostname --ip-address || echo '127.0.0.1')"
user="${MYSQL_USER:-root}"
export MYSQL_PWD="${MYSQL_PASSWORD:-$MYSQL_ROOT_PASSWORD}"

args=(
	# force mysql to not use the local "mysqld.sock" (test "external" connectibility)
	-h"$host"
	-u"$user"
	--silent
)

if command -v mysqladmin &> /dev/null; then
	if mysqladmin "${args[@]}" ping > /dev/null; then
		exit 0
	fi
else
	if select="$(echo 'SELECT 1' | mysql "${args[@]}")" && [ "$select" = '1' ]; then
		exit 0
	fi
fi

exit 1

redis

#!/bin/bash
set -eo pipefail

host="$(hostname -i || echo '127.0.0.1')"

if ping="$(redis-cli -h "$host" ping)" && [ "$ping" = 'PONG' ]; then
	exit 0
fi

exit 1

K8s中的健康检查

实际上，我们用的更多的是使用k8s的健康检查来标注容器是否健康。

k8s利用 Liveness 和 Readiness 探测机制设置更精细的健康检查，进而实现如下需求：

• 零停机部署。
• 避免部署无效的镜像。
• 更加安全的滚动升级。

每个容器启动时都会执行一个进程，此进程由 Dockerfile 的 CMD 或 ENTRYPOINT 指定。如果进程退出时返回码非零，则认为容器发生故障，Kubernetes 就会根据 restartPolicy 重启容器。

在创建Pod时，可以通过liveness和readiness两种方式来探测Pod内容器的运行情况。liveness可以用来检查容器内应用的存活的情况来，如果检查失败会杀掉容器进程，是否重启容器则取决于Pod的重启策略。readiness检查容器内的应用是否能够正常对外提供服务，如果探测失败，则Endpoint Controller会将这个Pod的IP从服务中删除。

探针的检测方法有三种：

• exec：执行一段命令
• HTTPGet：通过一个http请求得到返回的状态码
• tcpSocket：测试某个端口是否可以连通

每种检查动作都可能有三种返回状态。

• Success，表示通过了健康检查
• Failure，表示没有通过健康检查
• Unknown，表示检查动作失败

Container Exec

nginx_pod_exec.yaml：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-exec
  labels:
    app: web
spec:
  containers:
    - name: nginx
      image: 192.168.56.201:5000/nginx:1.13
      ports:
        - containerPort: 80
      args:
        - /bin/sh
        - -c
        - touch /tmp/healthy;sleep 30;rm -rf /tmp/healthy;sleep 600
      livenessProbe:
        exec:
          command:
            - cat
            - /tmp/healthy
        initialDelaySeconds: 5
        periodSeconds: 5

本例创建了一个容器，通过检查一个文件是否存在来判断容器运行是否正常。容器运行30秒后，将文件删除，这样容器的liveness检查失败从而会将容器重启。

HTTP Health Check

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  labels:
    test: liveness
    app: httpd
  name: liveness-http
spec:
  containers:
  - name: liveness
    image: docker.io/httpd
    ports:
    - containerPort: 80
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /index.html
        port: 80
        httpHeaders:
        - name: X-Custom-Header
          value: Awesome
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 5

本例通过创建一个服务器，通过访问 index 来判断服务是否存活。通过手工删除这个文件的方式，可以导致检查失败，从而重启容器。

[root@devops-101 ~]# kubectl exec -it liveness-http /bin/sh
# 
# ls
bin  build  cgi-bin  conf  error  htdocs  icons  include  logs	modules
# ps -ef
UID        PID  PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root         1     0  0 11:39 ?        00:00:00 httpd -DFOREGROUND
daemon       6     1  0 11:39 ?        00:00:00 httpd -DFOREGROUND
daemon       7     1  0 11:39 ?        00:00:00 httpd -DFOREGROUND
daemon       8     1  0 11:39 ?        00:00:00 httpd -DFOREGROUND
root        90     0  0 11:39 ?        00:00:00 /bin/sh
root        94    90  0 11:39 ?        00:00:00 ps -ef
#              
# cd /usr/local/apache2
# ls
bin  build  cgi-bin  conf  error  htdocs  icons  include  logs	modules
# cd htdocs
# ls
index.html
# rm index.html
# command terminated with exit code 137
[root@devops-101 ~]# kubectl describe pod liveness-http
Events:
  Type     Reason     Age               From                 Message
  ----     ------     ----              ----                 -------
  Normal   Scheduled  1m                default-scheduler    Successfully assigned default/liveness-http to devops-102
  Warning  Unhealthy  8s (x3 over 18s)  kubelet, devops-102  Liveness probe failed: HTTP probe failed with statuscode: 404
  Normal   Pulling    7s (x2 over 1m)   kubelet, devops-102  pulling image "docker.io/httpd"
  Normal   Killing    7s                kubelet, devops-102  Killing container with id docker://liveness:Container failed liveness probe.. Container will be killed and recreated.
  Normal   Pulled     1s (x2 over 1m)   kubelet, devops-102  Successfully pulled image "docker.io/httpd"
  Normal   Created    1s (x2 over 1m)   kubelet, devops-102  Created container
  Normal   Started    1s (x2 over 1m)   kubelet, devops-102  Started container

TCP Socket

这种方式通过TCP连接来判断是否存活，Pod编排示例。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  labels:
    test: liveness
    app: node
  name: liveness-tcp
spec:
  containers:
  - name: goproxy
    image: docker.io/googlecontainer/goproxy:0.1
    ports:
    - containerPort: 8080
    readinessProbe:
      tcpSocket:
        port: 8080
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 10
    livenessProbe:
      tcpSocket:
        port: 8080
      initialDelaySeconds: 15
      periodSeconds: 20

readiness 检查实例

另一种 readiness配置方式和liveness类似，只要修改livenessProbe改为readinessProbe即可。

一些参数解释

• initialDelaySeconds：检查开始执行的时间，以容器启动完成为起点计算
• periodSeconds：检查执行的周期，默认为10秒，最小为1秒
• timeoutSeconds：检查超时的时间，默认为1秒，最小为1秒
• successThreshold：从上次检查失败后重新认定检查成功的检查次数阈值（必须是连续成功），默认为1
• failureThreshold：从上次检查成功后认定检查失败的检查次数阈值（必须是连续失败），默认为1
• httpGet的属性
  • host：主机名或IP
  • scheme：链接类型，HTTP或HTTPS，默认为HTTP
  • path：请求路径
  • httpHeaders：自定义请求头
  • port：请求端口

参考

• https://docs.docker.com/compose/startup-order/
• https://docs.docker.com/compose/compose-file/#depends_on
• https://docs.docker.com/engine/reference/builder/#healthcheck
• https://github.com/docker-library/healthcheck
• https://www.cnblogs.com/cocowool/p/kubernetes_container_probe.html