liveness與readiness的探針工作方式原始碼解析

liveness和readiness作為k8s的探針，可以對應用進行健康探測。
二者支援的探測方式相同。主要的探測方式支援http探測，執行命令探測，以及tcp探測。
探測均是由kubelet執行。

執行命令探測

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，通過CRI介面的ExecSync介面，在對應容器內執行拼裝好的cmd命令。獲取返回值。

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是根據執行命令的退出碼來決定是否探測成功。當執行命令的退出碼為0時，認為執行成功，否則為執行失敗。如果執行超時，則狀態為Unknown。

http探測

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探測是通過kubelet請求容器的指定url，並根據response來進行判斷。
當返回的狀態碼在200到400(不含400)之間時，也就是狀態碼為2xx和3xx是，認為探測成功。否則認為失敗。

tcp探測

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探測是通過探測指定的埠。如果可以連線，則認為探測成功，否則認為失敗。

探測失敗的可能原因

執行命令探測失敗的原因主要可能是容器未成功啟動，或者執行命令失敗。當然也可能docker或者docker-shim存在故障。

由於http和tcp都是從kubelet自node節點上發起的，向容器的ip進行探測。
所以探測失敗的原因除了應用容器的問題外，還可能是從node到容器ip的網路不通。

liveness與readiness的原理區別

探測方式相同，那麼liveness與readiness有什麼區別？首先，二者能夠起到的作用不同。

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主要用來確定何時重啟容器。liveness探測的結果會儲存在livenessManager中。
kubelet在syncPod時，發現該容器的liveness探針檢測失敗時，會將其加入待啟動的容器列表中，在之後的操作中會重新建立該容器。

readiness主要來確定容器是否已經就緒。只有當Pod中的容器都處於就緒狀態，也就是pod的condition裡的Ready為true時，kubelet才會認定該Pod處於就緒狀態。而pod是否處於就緒狀態的作用是控制哪些Pod應該作為service的後端。如果Pod處於非就緒狀態，那麼它們將會被從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檢查結果會通過SetContainerReadiness函式，設定到pod的status中，從而更新pod的ready condition。

liveness和readiness除了最終的作用不同，另外一個很大的區別是它們的初始值不同。

    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的初始值為成功。這樣防止在應用還沒有成功啟動前，就被誤殺。如果在規定時間內還未成功啟動，才將其設定為失敗，從而觸發容器重建。

而readiness的初始值為失敗。這樣防止應用還沒有成功啟動前就嚮應用進行流量的匯入。如果在規定時間內啟動成功，才將其設定為成功，從而將流量嚮應用匯入。

liveness與readiness二者作用不能相互替代。

例如只配置了liveness，那麼在容器啟動，應用還沒有成功就緒之前，這個時候pod是ready的（因為容器成功啟動了）。那麼流量就會被引入到容器的應用中，可能會導致請求失敗。雖然在liveness檢查失敗後，重啟容器，此時pod的ready的condition會變為false。但是前面會有一些流量因為錯誤狀態匯入。

當然只配置了readiness是無法觸發容器重啟的。

因為二者的作用不同，在實際使用中，可以根據實際的需求將二者進行配合使用