Kubernetes ヘルスプローブとライフサイクルフック

Shunku
#Kubernetes#Containers#DevOps#Health Checks

ヘルスプローブとライフサイクルフックは、Kubernetesでアプリケーションを確実に実行するための機能です。プローブは異常なコンテナを検出し、ライフサイクルフックは優雅な起動と終了を可能にします。

ヘルスプローブの重要性

flowchart LR
    subgraph Without["プローブなし"]
        A1["コンテナ実行中"] --> B1["アプリクラッシュ"]
        B1 --> C1["トラフィック継続"]
    end

    subgraph With["プローブあり"]
        A2["コンテナ実行中"] --> B2["プローブ失敗"]
        B2 --> C2["トラフィック停止"]
        C2 --> D2["コンテナ再起動"]
    end

    style Without fill:#ef4444,color:#fff
    style With fill:#22c55e,color:#fff

3種類のプローブ

プローブ 目的 失敗時のアクション
Liveness コンテナは生きているか？ コンテナを再起動
Readiness トラフィックを処理できるか？ Serviceから除外
Startup コンテナは起動したか？ 他のプローブをブロック

Livenessプローブ

コンテナが実行中だが異常（デッドロック、ハング）かどうかを検出。

HTTP Livenessプローブ

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: web-app
spec:
  containers:
    - name: app
      image: myapp:1.0
      livenessProbe:
        httpGet:
          path: /healthz
          port: 8080
        initialDelaySeconds: 10
        periodSeconds: 5
        timeoutSeconds: 3
        failureThreshold: 3
        successThreshold: 1

TCP Livenessプローブ

livenessProbe:
  tcpSocket:
    port: 3306
  initialDelaySeconds: 15
  periodSeconds: 10

Exec Livenessプローブ

livenessProbe:
  exec:
    command:
      - cat
      - /tmp/healthy
  initialDelaySeconds: 5
  periodSeconds: 5

Readinessプローブ

コンテナがトラフィックを受け入れられるか判断。失敗するとServiceエンドポイントから除外。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: web-app
spec:
  containers:
    - name: app
      image: myapp:1.0
      readinessProbe:
        httpGet:
          path: /ready
          port: 8080
        initialDelaySeconds: 5
        periodSeconds: 5
        failureThreshold: 3

ReadinessとLivenessの違い

flowchart TB
    subgraph Liveness["Livenessプローブ"]
        L1["チェック"] -->|失敗| L2["コンテナ再起動"]
    end

    subgraph Readiness["Readinessプローブ"]
        R1["チェック"] -->|失敗| R2["Serviceから除外"]
        R2 --> R3["コンテナは継続"]
    end

    style Liveness fill:#ef4444,color:#fff
    style Readiness fill:#f59e0b,color:#fff

Startupプローブ

起動が遅いコンテナ用。成功するまでLiveness/Readinessプローブを無効化。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: legacy-app
spec:
  containers:
    - name: app
      image: legacy:1.0
      startupProbe:
        httpGet:
          path: /healthz
          port: 8080
        failureThreshold: 30
        periodSeconds: 10
      livenessProbe:
        httpGet:
          path: /healthz
          port: 8080
        periodSeconds: 10

これにより、Livenessプローブが開始する前に最大5分（30 × 10秒）の起動時間を確保。

プローブ設定パラメータ

パラメータ デフォルト 説明
initialDelaySeconds 0 最初のプローブまでの待機時間
periodSeconds 10 プローブ間隔
timeoutSeconds 1 プローブタイムアウト
successThreshold 1 正常判定に必要な成功回数
failureThreshold 3 アクション前の失敗回数

ライフサイクルフック

コンテナの起動時と終了時にコマンドを実行。

flowchart LR
    A["コンテナ開始"] --> B["postStartフック"]
    B --> C["実行中"]
    C --> D["preStopフック"]
    D --> E["SIGTERM"]
    E --> F["コンテナ停止"]

    style B fill:#3b82f6,color:#fff
    style D fill:#8b5cf6,color:#fff

postStartフック

コンテナ作成直後に実行（ENTRYPOINTより先に実行される保証はない）。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: app
spec:
  containers:
    - name: app
      image: myapp:1.0
      lifecycle:
        postStart:
          exec:
            command:
              - /bin/sh
              - -c
              - echo "Container started" >> /var/log/startup.log

preStopフック

コンテナがSIGTERMを受信する前に実行。優雅な終了に有用。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: web-server
spec:
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx:1.25
      lifecycle:
        preStop:
          exec:
            command:
              - /bin/sh
              - -c
              - nginx -s quit && sleep 10

HTTPライフサイクルフック

lifecycle:
  preStop:
    httpGet:
      path: /shutdown
      port: 8080

優雅な終了パターン

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web-app
spec:
  replicas: 3
  template:
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 60
      containers:
        - name: app
          image: myapp:1.0
          ports:
            - containerPort: 8080
          readinessProbe:
            httpGet:
              path: /ready
              port: 8080
            periodSeconds: 5
          lifecycle:
            preStop:
              exec:
                command:
                  - /bin/sh
                  - -c
                  - sleep 5

終了シーケンス

  1. Podが終了対象としてマーク
  2. Serviceエンドポイントから除外
  3. preStopフックを実行
  4. コンテナにSIGTERMを送信
  5. terminationGracePeriodSecondsまで待機
  6. まだ実行中ならSIGKILL

完全な例

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: production-app
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: production-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: production-app
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 30
      containers:
        - name: app
          image: myapp:1.0
          ports:
            - containerPort: 8080
          startupProbe:
            httpGet:
              path: /healthz
              port: 8080
            failureThreshold: 30
            periodSeconds: 2
          livenessProbe:
            httpGet:
              path: /healthz
              port: 8080
            initialDelaySeconds: 0
            periodSeconds: 10
            timeoutSeconds: 5
            failureThreshold: 3
          readinessProbe:
            httpGet:
              path: /ready
              port: 8080
            initialDelaySeconds: 0
            periodSeconds: 5
            timeoutSeconds: 3
            failureThreshold: 3
          lifecycle:
            preStop:
              exec:
                command: ["/bin/sh", "-c", "sleep 5"]

ベストプラクティス

プラクティス 推奨事項
常にReadinessプローブを使用 準備できていないPodへのトラフィックを防止
遅いアプリにはStartupプローブ 誤った再起動を防止
プローブは軽量に 下流の依存関係をチェックしない
適切なタイムアウト設定 アプリケーションの動作に合わせる
優雅な終了にpreStopを使用 処理中のリクエストを完了させる

よくある問題

攻撃的すぎるLivenessプローブ

# 悪い例：正常だが遅いコンテナを再起動してしまう
livenessProbe:
  httpGet:
    path: /healthz
    port: 8080
  initialDelaySeconds: 1
  periodSeconds: 1
  failureThreshold: 1

# 良い例：適切なしきい値
livenessProbe:
  httpGet:
    path: /healthz
    port: 8080
  initialDelaySeconds: 10
  periodSeconds: 10
  failureThreshold: 3

プローブで依存関係をチェック

# 悪い例：データベースがダウンすると失敗
livenessProbe:
  httpGet:
    path: /healthz  # データベース接続をチェック

# 良い例：コンテナの健全性のみチェック
livenessProbe:
  httpGet:
    path: /healthz  # アプリが動作していれば200を返す

重要なポイント

  1. Livenessは異常なコンテナを再起動 - デッドロック検出に使用
  2. Readinessはトラフィックを制御 - 起動時や一時的な不可用状態に使用
  3. Startupは遅いコンテナ用 - 早すぎる再起動を防止
  4. preStopで優雅な終了 - 処理中のリクエストを完了
  5. 依存関係をチェックしない - プローブはコンテナの健全性のみ確認

参考文献

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