掌握SpringBoot-2.3的容器探針：深入篇

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  • 內容：原創分類匯總及配套源碼，涉及Java、Docker、K8S、DevOPS等

關於《SpringBoot-2.3容器化技術》系列

  • 《SpringBoot-2.3容器化技術》系列，旨在和大家一起學習實踐2.3版本帶來的最新容器化技術，讓咱們的Java應用更加適應容器化環境，在雲計算時代依舊緊跟主流，保持競爭力；
  • 全系列文章分為主題和輔助兩部分，主題部分如下：
  1. 《體驗SpringBoot(2.3)應用製作Docker鏡像(官方方案)》；
  2. 《詳解SpringBoot(2.3)應用製作Docker鏡像(官方方案)》；
  3. 《掌握SpringBoot-2.3的容器探針：基礎篇》；
  4. 《掌握SpringBoot-2.3的容器探針：深入篇》；
  5. 《掌握SpringBoot-2.3的容器探針：實戰篇》；
  • 輔助部分是一些參考資料和備忘總結，如下：
  1. 《SpringBoot-2.3鏡像方案為什麼要做多個layer》；
  2. 《設置非root賬號不用sudo直接執行docker命令》；
  3. 《開發階段，將SpringBoot應用快速部署到K8S》；

前文回顧

  1. 本文是《掌握SpringBoot-2.3的容器探針》系列的第二篇，前文 《掌握SpringBoot-2.3的容器探針：基礎篇》知道了kubernetes的存活和就緒探針，以及SpringBoot-2.3的actuator新增的兩個endpoint，當我們把應用部署到kubernetes環境時，這些知識讓我們能配置出官方推薦的探針方案，如下圖：
  1. 儘管上述配置已經可以覆蓋多數場景，依然有三個問題未解決：

  • 首先，SpringBoot為kubernetes提供了兩個actuator項，但是那些並未部署在kubernetes的SringBoot應用呢？用不上這兩項也要對外暴露這兩個服務地址嗎？

  • 其次，就緒探針是什麼時候開始返回200返回碼的？應用啟動階段，業務服務可能需要一段時間才能正常工作，就緒探針要是提前返回了200，那k8s就認為容器可以正常工作了，這時候把外部請求調度過來是無法正常響應的，所以搞清楚就緒探針的狀態變化邏輯很重要；

  • 最後，也是最重要的一點：有的場景下，例如外部依賴服務異常、本地全局異常等情況下，業務不想對外提供服務，等到問題解決后業務又可以對外提供服務了，如果此時我們能自己寫代碼控制就緒探針的返回碼，那就做到了控制kubernetes是否將外部請求調度到此容器上，這可是個很實用的功能！

本篇就是為了解決上述問題而作，這些問題解決后才能用好探針技術，讓它在容器環境帶來更大價值；

關鍵知識點

解決上述問題的關鍵集中在以下幾個知識點：

  1. SpringBoot對容器環境的判斷；
  2. SpringBoot對狀態定義；
  3. 獲取狀態；
  4. 監聽狀態；
  5. 修改狀態；

接下來挨個學習這些知識點；

SpringBoot對容器環境的判斷

  1. 官方文檔如下圖所示，SpringBoot判斷是否是kubernetes環境的邏輯很簡單：是否有_SERVICE_HOST和_SERVICE_PORT這兩個環境變量：

  2. 熟悉kubernetes的讀者看到_SERVICE_HOST” 和_SERVICE_PORT，應該會想起KUBERNETES_SERVICE_HOST和KUBERNETES_SERVICE_PORT，這是k8s給pod中配置的環境變量，看來SpringBoot也是針對k8s的這個規則來判定是否是容器環境的(如果將來k8s的某個版本不給pod設置這個環境變量，那些原本可以正常運行的pod豈不是有危險了？)；

  3. 接下來通過實踐來驗證上述規則是否有效；

  4. 創建一個SpringBoot-2.3.0.RELEASE的應用，其pom.xml中的parent信息如下：

<parent>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
  <version>2.3.0.RELEASE</version>
  <relativePath/>
</parent>
  1. 增加actuator依賴：
<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
</dependency>
  1. 啟動該應用，瀏覽器訪問：http://localhost:8080/actuator/health/liveness，返回404錯誤：
  1. 以上返回是符合預期的，因為此時並非在kubernetes環境，接下來將”_SERVICE_HOST 和_SERVICE_PORT這兩個環境變量加入應用進程，看看是否有變化；
  2. 如下圖，編輯啟動類的配置信息：
  1. 點擊下圖紅框位置，即可進入編輯環境變量的窗口：
  1. 新的窗口中，操作如下圖紅框中所示，新增了兩個環境變量：
  1. 再次運行程序，這次返回的狀態碼是200：
  1. 至此，我們弄明白了SpringBoot是否開啟探針的邏輯，即應用是否運行在容器環境，而是否是容器環境的判定邏輯則是_SERVICE_HOST和_SERVICE_PORT這兩個環境變量是否存在；

非kubernetes環境開啟探針

/actuator/health/liveness和/actuator/health/readiness在kubernetes環境才會開啟，但是一般情況下，在開發階段SpringBoot應用可能運行在自己的電腦上，此時如果想查看這兩個接口的返回值有兩種方式：

第一種，就是前面提到的添加_SERVICE_HOST和_SERVICE_PORT這兩個環境變量，讓SpringBoot以為當前環境是kubernetes環境；

第二種，是按照官方指導添加屬性，如下圖紅框所示：

SpringBoot對探針相關狀態定義

  1. 首先要弄清楚有哪些狀態，源碼是最準確的；
  2. 如下圖，存活探針一共有兩種狀態：CORRECT表示應用運行中並且內部狀態正常，BROKEN表示應用運行中並且內部是BROKEN狀態(請原諒我的英語水平)
  1. 如下圖，就緒探針一共有兩種狀態：ACCEPTING_TRAFFIC表示應用可以對外提供服務，REFUSING_TRAFFIC表示應用無法對外提供服務；

  1. 另外，上圖的since註解显示這兩個枚舉是從2.3.0版本開始生效的；

  2. 小小八卦一下，上述兩個枚舉的作者Brian Clozel，坐標法國里昂，目前在sringboot的提交次數排第8名：

  1. 在SpringBoot啟動過程中，應用、存活探針、就緒探針三者狀態對應關係如下圖：
  1. 在SpringBoot停止過程中，應用、存活探針、就緒探針三者狀態對應關係如下圖：

獲取狀態

如果業務應用想獲取當前的存活和就緒狀態，將ApplicationAvailability接口autowire進來即可，下一篇《實戰篇》會有詳細的使用方式，這裏看下關鍵代碼：

監聽狀態

得益於Spring完整的事件發布和訂閱機制，業務應用通過EventListener註解就能監聽到存活和就緒狀態的變化，在EventListener註解修飾的方法中寫入必要的業務代碼即可實現狀態監聽，下一篇《實戰篇》會有詳細的使用方式，這裏看下關鍵代碼：

修改狀態

  1. 修改狀態，尤其是就緒狀態，這應該是我們最關注的功能了，在某些業務場景下，應用無法對外提供服務，這時候我們希望K8S不要將外部請求調度到這裏，如果K8S通過就緒探針收到返回碼非200，就不再將請求調度到這個pod上；
  2. 下一篇《實戰篇》會有詳細的代碼介紹，這裏給出關鍵代碼作為參考：

請注意

重要的事情一定要強調：咱們修改狀態的最終目的，不是為了取得applicationAvailability.getReadinessState()返回新的枚舉對象，而是要改變/actuator/health/readiness接口的返回碼(就緒是200，未就緒是503)，這是kubernetes的探針規則要用到的；

為啥都放在下一篇

  1. 文章看到這裏您可能已經火冒三丈了：關鍵代碼都貼出來了，為啥不在本章給出完整源碼？騙點擊量？湊字數？湊文章數？
  2. 存活和就緒探針是在kubernetes環境下的工具，為了給您提供盡量準確和完整的參考，所有的代碼和操作都必須在kubernetes環境完成調試才能發布，而且這些操作應該作為單獨章節，與當前的理論知識分開；
  3. 歡迎進入《實戰篇》，隨SpringBoot-2.3.0.RELEASE，一起在kubernetes世界暢遊；

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