Kubernetes 优雅停止Pod

原文:https://i4t.com/4424.html
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首先我们先简单的分析一下"优雅的停止Pod"

优雅停止(Graceful shutdown)这个说法来自于操作系统，比如我们windows关机系统首先会退出软件然后一步步到达关机，而相对的就是硬终止(Hard shutdown)，简单的理解就是直接拔电源

到了微服务中，网关会把流量分配给每个Pod节点上，比如我们上线更新Pod的时候

如果我们直接将Pod杀死，那这部分流量就无法得到正确处理，会影响部分用户，通常来说网关或者注册中心会将我们的服务保持一个心跳，过了心跳超时之后会自动摘除我们的服务，但是有一个问题就是超时时间可能是30秒也可能是60秒，虽然不会影响我们的系统，但是会产生用户轻微抖动。
如果我们在停止前执行一条命令，通知网关或者注册中心这台主机进行下线，那么注册中心就会标记这台主机已经下线，不进行流量转发，用户就不会有任何影响，这就是优雅停止，将滚动更新影响最小化

Pod Hook

Pod Hook是由kubelet发起的，当容器中的进程启动前或者容器中的进程终止之前运行，这是包含在容器的生命周期之中。我们可以同时为Pod中的所有容器都配置hook

在k8s中，理想的状态是pod优雅释放，并产生新的Pod。但是并不是每一个Pod都会这么顺利

Pod卡死，处理不了优雅退出的命令或者操作
优雅退出的逻辑有BUG，陷入死循环
代码问题，导致执行的命令没有效果

对于以上问题，k8s的Pod终止流程中还有一个"最多可以容忍的时间"，即grace period (在pod的.spec.terminationGracePeriodSeconds字段定义)，这个值默认是30秒，当我们执行kubectl delete的时候也可以通过--grace-period参数显示指定一个优雅退出时间来覆盖Pod中的配置，如果我们配置的grace period超过时间之后，k8s就只能选择强制kill Pod

Kubernetes为我们提供了两种钩子函数:

PostStart :这个钩子在容器创建后立即执行。但是，并不能保证钩子将在容器ENTRYPOINT之前运行，因为没有参数传递给处理程序。主要用于资源部署、环境准备等。不过需要注意的是如果钩子花费时间过长以及于不能运行或者挂起，容器将不能达到Running状态。
PreStop :钩子在容器终止前立即被调用。它是阻塞的，意味着它是同步的，所以它必须在删除容器的调用出发之前完成。主要用于优雅关闭应用程序、通知其他系统等。如果钩子在执行期间挂起，Pod阶段将停留在Running状态并且不会达到failed状态

如果PostStart或者PreStop钩子失败，它会杀死容器。所以我们应该让钩子函数尽可能的轻量。当然有些情况下，长时间运行命令是合理的，比如在停止容器之前预先保留状态。

这里稍微简单说一下Pod终止的过程

用户发送命令删除Pod，Pod进入Terminating状态
service摘除Pod节点
当kubelet看到Pod已被标记终止，开始执行preStop钩子，假如preStop hook的运行时间超过了grace period，kubelet会发送SIGTERM并等2秒

官方文档介绍

在Pod Hook钩子函数中有Exec和HTTP两种方式

Exec - 用于执行一段特定的命令，不过要注意的是该命令小号的资源会被计入容器
HTTP - 对容器上的特定端点执行HTTP请求

基于PostStart命令演示

首先我们先进行演示PostStart的两种方式

第一种Exec
我们echo一段话追加到 /tmp/message，在Pod启动前进行操作

cat >>exec_test.yaml<<EOF
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: abcdocker
  labels:
    name: abcdocker
spec:
  containers:
  - name: abcdocker
    image: nginx
    ports:
      - containerPort: 80
    lifecycle:
      postStart:
        exec:
          command:
          - bash
          - -c
          - 'echo "https://i4t.com" > /tmp/message'
EOF

使用kubectl apply -f exec_test.yaml进行创建

可以通过下面查看结果，pod的目录已经有我们在yaml文件写的测试文件

[root@abcdocker yaml]# kubectl get pod
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
abcdocker   1/1     Running   0          37s

[root@abcdocker yaml]# kubectl exec -it -n default abcdocker /bin/bash
root@abcdocker:/# cat /tmp/message
https://i4t.com
root@abcdocker:/#
root@abcdocker:/# exit

创建容器后，Kubernetes立即发送postStart事件。但是，不能保证在调用Container的入口点之前先调用postStart处理程序。postStart处理程序相对于Container的代码异步运行，但是Kubernetes对容器的管理会阻塞，直到postStart处理程序完成。在postStart处理程序完成之前，容器的状态不会设置为RUNNING。

第二种HTTP方式
使用HttpGet配置Host、Path、Port

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: abcdocker
  labels:
    name: abcdocker
spec:
  containers:
  - name: abcdocker
    image: nginx
    ports:
      - containerPort: 80
    lifecycle:
      postStart:
        httpGet:
          host: i4t.com
          path: index.html
          port: 80

这里就不进行演示了，因为日志会看不到这个请求

基于PreStop环境演示

起因:
在生产环境中使用spring框架，由于服务更新过程中，服务容器被直接充值，部分请求仍被分发到终止的容器(没有配置钩子，熟悉默认环境)，导致服务出现500错误，这部分错误请求数据占用比较少，因为Pod滚动更新都是一对一。因为部分用户会产生服务器错误的情况，考虑使用优雅的终止方式，将错误请求降到最低，直至滚动更新不影响用户

Eureka是一个基于REST的服务，作为Spring Cloud服务注册中心，用于定位服务来进行中间层服务器的负载均衡和故障转移。各服务启动时，会向Eureka Server注册自己的信息(IP、端口、服务信息等)，Eureka Server会存储这些信息，微服务启动后，会周期性(默认30秒)的向Eureka Server发送心跳以续约自己的租期，并且可以从eureka中获取其他微服务的地址信息，执行相关逻辑

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由于Eureka默认的心跳检测为30秒，当K8S下线Pod时Eureka会有30秒的异常问题，所以我们需要在Pod 停止前发送一条请求，通知Eureka进行下线操作，这样进行优雅的停止对用户的影响做到最小

具体yaml如下

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: abcdocker
  labels:
    name: abcdocker
spec:
  containers:
  - name: abcdocker
    image: nginx
    ports:
      - containerPort: 80
    lifecycle:
      preStop:
        exec:
          command:
            - bash
            - -c
            - 'curl -X POST --data DOWN http://127.0.0.1:8080/service-registry/instance-status  -H
              "Content-Type: application/vnd.spring-boot.actuator.v2+json;charset=UTF-8";sleep 30'

####### 参数解释
127.0.0.1:8080 #代表eureka地址
service-registry    #代表注册中心
DOWN        #执行down请求
sleep       #等待30秒

当我们删除Pod的时候就会执行上面的命令操作，并且等待30秒

[root@yzsjhl82-135 yaml]# kubectl get pod
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
abcdocker   1/1     Running   0          2m16s
[root@yzsjhl82-135 yaml]# kubectl delete pod abcdocker
pod "abcdocker" deleted

#此刻Pod不会马上删除，而是执行Exec中的命令，并等待30秒

配置中添加了一个sleep时间，主要是作为服务停止的缓冲时间

总结： Hook调用的日志没有暴露给Pod的Event，所以只能到通过describe命令来获取，如果是正常的操作是不会有event，如果有错误可以看到FailedPostStartHook和FailedPreStopHook这种event。并且如果Hook调用出现错误，则Pod状态不会是Running

Pod Hook

基于PostStart命令演示

基于PreStop环境演示

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