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Probes Kubernetes : liveness, readiness, startup sans faux positifs

85 min de lecture

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Une probe mal configurée peut provoquer plus d'indisponibilité que l'absence de probe. Ce guide vous apprend à choisir la bonne probe, à dimensionner ses paramètres, et à éviter les pièges qui transforment un healthcheck en source de pannes.

  • La différence réelle entre liveness, readiness et startup
  • Quand utiliser (et quand éviter) chaque type de probe
  • Comment dimensionner les paramètres sans faux positifs
  • Les anti-patterns qui causent des redémarrages en boucle
  • Comment diagnostiquer une probe qui échoue

Les probes, ou sondes, permettent à Kubernetes de surveiller l'état de vos conteneurs et d'agir en conséquence. Sans elles, Kubernetes considère qu'un conteneur va bien tant que son processus principal tourne, même si l'application est bloquée ou incapable de traiter la moindre requête.

Les probes comblent ce manque de signal applicatif en donnant au kubelet des indicateurs concrets sur l'état réel de l'application.

Les probes se configurent sur les conteneurs, jamais sur le Pod. Leurs effets, redémarrage ou retrait du trafic, remontent ensuite au niveau du Pod et du routage par Service.

Kubernetes propose trois types de probes, chacune avec un objectif distinct :

ProbeQuestion poséeAction si échec
startupProbe"Le conteneur a-t-il fini de démarrer ?"Redémarrage du conteneur
livenessProbe"Le conteneur est-il bloqué et irrécupérable ?"Redémarrage du conteneur
readinessProbe"Le conteneur peut-il recevoir du trafic maintenant ?"Retrait des EndpointSlices du Service

La startupProbe vise les applications à temps de démarrage important, serveurs d'applications ou bases de données. Tant qu'elle n'a pas réussi, Kubernetes n'exécute aucune des autres probes.

Cas d'usage :

  • Application Java chargeant de nombreuses dépendances
  • Base de données qui charge des données volumineuses en mémoire
  • Application legacy avec initialisation complexe
startupProbe:
httpGet:
path: /healthz
port: 8080
initialDelaySeconds: 10
periodSeconds: 5
failureThreshold: 30 # 30 × 5s = 150s max pour démarrer

La livenessProbe vérifie si le conteneur est irrémédiablement bloqué et doit être redémarré. Elle répond à la question : "faut-il tuer ce conteneur ?"

Cas d'usage :

  • Deadlock applicatif
  • Boucle infinie
  • Thread principal suspendu
livenessProbe:
httpGet:
path: /healthz
port: 8080
initialDelaySeconds: 15
periodSeconds: 20
timeoutSeconds: 5
failureThreshold: 3

Une livenessProbe trop agressive peut provoquer des redémarrages en boucle (CrashLoopBackOff). Elle doit être plus tolérante que la readinessProbe.

La readinessProbe indique si le conteneur peut traiter des requêtes maintenant. Tant qu'elle échoue, le Pod est retiré des EndpointSlices de ses Services et ne reçoit plus aucun trafic, sans être redémarré pour autant.

Cas d'usage :

  • API qui doit établir une connexion à une base de données
  • Application qui charge des fichiers de configuration
  • Service qui attend une dépendance externe
readinessProbe:
httpGet:
path: /ready
port: 8080
initialDelaySeconds: 5
periodSeconds: 10
timeoutSeconds: 3
failureThreshold: 3

L'ordre d'exécution n'est pas linéaire. Voici comment Kubernetes les orchestre :

Probes Kubernetes

  1. Au démarrage du conteneur

    Si une startupProbe est définie, elle prend le contrôle. Les autres probes sont désactivées jusqu'à sa réussite.

  2. Après réussite de la startup probe

    La livenessProbe et la readinessProbe s'exécutent en parallèle, chacune selon sa propre logique et ses propres paramètres.

  3. En fonctionnement normal

    • La readinessProbe contrôle l'inclusion dans les EndpointSlices du Service
    • La livenessProbe surveille les blocages irréversibles

La readinessProbe n'attend pas le succès de la livenessProbe pour fonctionner. Ce sont deux mécanismes indépendants avec des objectifs différents.

Une liveness probe n'est pas toujours nécessaire. Kubernetes rappelle que si votre application sait déjà crasher proprement en cas d'erreur, le kubelet appliquera la politique de redémarrage (restartPolicy) sans avoir besoin d'une liveness probe.

Situations où la liveness est inutile ou dangereuse

Section intitulée « Situations où la liveness est inutile ou dangereuse »

Le point commun de ces quatre cas : la probe apporte un risque de redémarrage sans livrer d'information que Kubernetes n'a pas déjà. Le dernier est le plus coûteux : une base de données ou une file de messages redémarrée par erreur peut perdre des données non répliquées.

SituationPourquoi éviter la liveness
L'application crashe d'elle-même en cas de panneLe restartPolicy suffit
Le check est coûteux ou instableRisque de faux positifs
Le check dépend d'un service externeUn problème externe provoquera des redémarrages
L'application est stateful et sensible aux redémarragesPerte de données ou d'état

La liveness probe doit tester l'état interne du conteneur, pas ses dépendances externes. Pour les dépendances, utilisez une readinessProbe.

C'est l'erreur la plus fréquente : utiliser le même endpoint pour les deux probes sans réflexion.

La distinction tient à la conséquence de l'échec, pas à la nature du test. Un échec de readiness coupe le trafic et se répare tout seul dès que la dépendance revient ; un échec de liveness détruit le conteneur. La readiness peut donc se permettre d'être exigeante ; la liveness doit rester au strict minimum vérifiable localement.

ProbeQuestionCe qu'elle doit tester
readinessProbe"Puis-je traiter une requête maintenant ?"État fonctionnel complet (base de données connectée, cache chargé, dépendances OK)
livenessProbe"Suis-je irrémédiablement bloqué ?"État interne minimal (processus vivant, pas de deadlock)

Deux différences à repérer dans le bloc ci-dessous : les chemins diffèrent, /ready contre /healthz, et la liveness tourne deux fois moins souvent avec un failureThreshold plus élevé. Elle tolère ainsi 100 secondes de dysfonctionnement avant de redémarrer, là où la readiness coupe le trafic au bout de 30 secondes.

# Readiness : vérifie que l'API peut vraiment répondre
readinessProbe:
httpGet:
path: /ready # Teste la connexion DB, le cache, etc.
port: 8080
periodSeconds: 10
failureThreshold: 3
# Liveness : vérifie seulement que le processus n'est pas bloqué
livenessProbe:
httpGet:
path: /healthz # Check léger, local, rapide
port: 8080
periodSeconds: 20
failureThreshold: 5 # Plus tolérant que readiness

Kubernetes propose quatre méthodes pour vérifier l'état d'un conteneur :

Effectue une requête HTTP sur un chemin spécifié. Réussit si le code de réponse est entre 200 et 399.

livenessProbe:
httpGet:
path: /healthz
port: http # Utilise un port nommé
periodSeconds: 10

Cas d'usage : Applications web, API REST.

Tente d'établir une connexion TCP sur le port spécifié. Réussit si le port est ouvert.

readinessProbe:
tcpSocket:
port: 3306
periodSeconds: 10

Cas d'usage : Bases de données, services TCP (MySQL, Redis, PostgreSQL).

Exécute une commande dans le conteneur. Réussit si le code de retour est 0.

startupProbe:
exec:
command:
- cat
- /app/ready
periodSeconds: 5

Cas d'usage : Vérifications personnalisées, présence d'un fichier.

Teste directement un service gRPC par le protocole standard de health checking, sans binaire supplémentaire dans l'image. La méthode est stable depuis Kubernetes 1.27, après une phase alpha en 1.23 : sur la 1.37 de cette formation, elle ne demande aucun réglage.

readinessProbe:
grpc:
port: 50051
service: myapp.v1.Health
periodSeconds: 10

Cas d'usage : Services exposant une interface gRPC.

Les probes gRPC exigent que votre service implémente le protocole standard de health checking gRPC. Elles ne remplacent pas automatiquement un point d'entrée HTTP si ce protocole est absent de votre service.

Pour les probes HTTP, vous pouvez ajouter des en-têtes personnalisés :

readinessProbe:
httpGet:
path: /ready
port: 8080
httpHeaders:
- name: X-Probe-Type
value: readiness

Cas d'usage :

  • Distinguer les types de checks côté application
  • Satisfaire un reverse proxy interne
  • Ajouter des métadonnées pour l'observabilité

N'utilisez pas les headers HTTP pour transporter des secrets (clés API, tokens). Préférez un endpoint de santé interne, simple et non authentifié.

Le choix se fait d'abord sur ce que l'application expose. HTTPGet reste le défaut quand un endpoint de santé existe, TCPSocket convient aux services sans interface HTTP, et Exec ne se justifie que faute d'alternative : chaque exécution crée un processus dans le conteneur, à la fréquence de periodSeconds, sur tous les Pods.

MéthodeProtocoleCas d'usageCoût
HTTPGetHTTP(S)Applications web, APIFaible
TCPSocketTCPBases de données, services TCPTrès faible
ExecCommandeVérifications personnaliséesÉlevé
gRPCgRPCServices gRPCFaible

Cinq des six paramètres ci-dessous s'appliquent aux trois types de sondes et à toutes les méthodes de vérification. terminationGracePeriodSeconds fait exception : l'API le refuse sur une readinessProbe, et le manifeste entier est rejeté. Leurs valeurs par défaut sont conservatrices et souvent inadaptées : timeoutSeconds à 1 seconde, en particulier, provoque des faux positifs dès que le conteneur subit une pointe de charge. Retenez la formule qui gouverne le délai avant action : initialDelaySeconds + (failureThreshold × periodSeconds).

Ce tableau sert de référence à relire au moment de dimensionner vos probes. successThreshold est le seul paramètre réservé à la readiness : pour la liveness et la startup, Kubernetes impose la valeur 1 et refuse explicitement toute autre valeur.

Sortie
The Pod "succ" is invalid: spec.containers[0].livenessProbe.successThreshold:
Invalid value: 2: must be 1
ParamètreDéfautDescription
initialDelaySeconds0Délai avant la première exécution
periodSeconds10Intervalle entre chaque check
timeoutSeconds1Durée maximale d'un check
failureThreshold3Nombre d'échecs avant action
successThreshold1Nombre de succès pour revenir OK (readiness uniquement)
terminationGracePeriodSecondsaucunDélai de grâce propre à la sonde. Interdit sur une readinessProbe : le manifeste est rejeté sur must not be set for readinessProbes

Pour une meilleure lisibilité, référencez les ports par leur nom :

spec:
containers:
- name: app
image: myapp:1.0
ports:
- name: http
containerPort: 8080
- name: metrics
containerPort: 9090
livenessProbe:
httpGet:
path: /healthz
port: http # Référence le port nommé
readinessProbe:
httpGet:
path: /ready
port: http

Les valeurs de ces paramètres ne se devinent pas : elles se déduisent du comportement mesuré de l'application. La démarche part du temps de démarrage réel, puis règle chaque probe par rapport à cette mesure. La règle qui structure tout le reste : la liveness doit toujours être plus tolérante que la readiness, faute de quoi le conteneur est redémarré avant même d'avoir été retiré du trafic.

Quatre étapes, dans cet ordre. Les inverser conduit à dimensionner la startup probe sur une intuition plutôt que sur une mesure.

  1. Mesurer le temps de démarrage réel

    Lancez votre application et mesurez le temps jusqu'à ce qu'elle soit prête. Ajoutez une marge de 20-30%.

  2. Définir la startup probe

    failureThreshold × periodSeconds doit être supérieur au temps de démarrage maximal.

  3. Configurer la readiness probe

    Plus réactive que la liveness. periodSeconds court (5-10s), failureThreshold modéré (3).

  4. Configurer la liveness probe

    Plus tolérante que la readiness. periodSeconds plus long (15-30s), failureThreshold plus élevé (5+).

Ces valeurs sont des points de départ à ajuster après mesure, pas des constantes. Vérifiez à chaque ligne que le produit failureThreshold × periodSeconds couvre le délai que vous acceptez : 12 × 5 s laisse 60 secondes de démarrage, au-delà desquelles le conteneur est redémarré.

SituationProbe recommandéeConfiguration suggérée
Démarrage en 45sstartupProbeperiodSeconds: 5, failureThreshold: 12
API rapide, dépendante d'une DBreadinessProbeperiodSeconds: 10, failureThreshold: 3
Process susceptible de deadlocklivenessProbeperiodSeconds: 20, failureThreshold: 5
Service sensible aux pics de chargeToutestimeoutSeconds: 5, failureThreshold: 5

Ce Deployment combine les trois probes sur un même conteneur, le cas le plus courant en production. Notez que les trois blocs se placent au niveau du conteneur, pas du Pod, et que la startup probe couvre 150 secondes de démarrage pendant lesquelles les deux autres restent inertes.

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: api
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: api
template:
metadata:
labels:
app: api
spec:
containers:
- name: api
image: myapi:1.0
ports:
- name: http
containerPort: 8080
# Startup : pour les démarrages lents
startupProbe:
httpGet:
path: /healthz
port: http
initialDelaySeconds: 5
periodSeconds: 5
failureThreshold: 30 # 150s max pour démarrer
# Liveness : détection des blocages
livenessProbe:
httpGet:
path: /healthz
port: http
periodSeconds: 20
timeoutSeconds: 5
failureThreshold: 5
# Readiness : contrôle du trafic
readinessProbe:
httpGet:
path: /ready
port: http
periodSeconds: 10
timeoutSeconds: 3
failureThreshold: 3
successThreshold: 1

Ces configurations passent la revue de code et le déploiement sans alerte : elles ne se manifestent qu'en production, souvent au pire moment, quand la charge augmente ou qu'une dépendance ralentit. Les repérer dans un manifeste existant est le meilleur retour sur investissement de ce guide.

Les trois premières lignes du tableau expliquent la majorité des incidents liés aux probes. Elles partagent le même effet : la probe échoue alors que l'application va bien, et le redémarrage aggrave la situation au lieu de la corriger.

Anti-patternConséquenceSolution
Liveness qui teste une DB externeCascade de redémarrages si la DB est lenteTester uniquement l'état interne
periodSeconds trop courtCharge CPU, faux positifsMinimum 10s pour liveness
timeoutSeconds de 1s par défautFaux positifs sous chargeAugmenter à 3-5s
Probe exec avec script lourdConsommation excessive de ressourcesPréférer HTTPGet
Même endpoint pour liveness et readinessPas de distinction entre "bloqué" et "pas prêt"Endpoints différents
Oublier startupProbe sur une appli lenteRedémarrages pendant le démarrageAjouter une startup probe
Headers HTTP avec secretsExposition de credentialsEndpoint non authentifié

Un seul critère permet de trancher devant une configuration douteuse : demandez-vous ce qui se passe si la sonde se trompe. Si la réponse est « le service tombe », la sonde est trop stricte, quel que soit le bien-fondé du test qu'elle effectue.

Une probe ne doit pas devenir elle-même la cause de l'instabilité qu'elle cherche à détecter.

Quand une readinessProbe échoue, Kubernetes cesse d'envoyer du trafic au Pod, qui continue pourtant de tourner. La façon dont cela se lit a changé, et c'est ce qui trompe : l'EndpointSlice conserve l'adresse du Pod et lui pose un drapeau ready=false, au lieu de la faire disparaître.

C'est la preuve directe de l'effet d'une readiness probe. Attention au piège : l'objet Endpoints, que Kubernetes déconseille depuis la 1.33, faisait simplement disparaître le Pod non prêt de sa liste. Son successeur EndpointSlice le garde et lui pose un drapeau. La liste ne suffit donc plus, il faut lire la condition.

Fenêtre de terminal
kubectl get endpointslice -l kubernetes.io/service-name=mon-service
Sortie
NAME ADDRESSTYPE PORTS ENDPOINTS
mon-service-xclxd IPv4 80 10.244.1.161,10.244.1.162

Les deux adresses apparaissent, y compris celle du Pod qui échoue. Si vous vous arrêtez là, vous conclurez que votre readiness probe ne sert à rien. Le verdict est dans conditions.ready :

Fenêtre de terminal
kubectl get endpointslice -l kubernetes.io/service-name=mon-service \
-o jsonpath='{range .items[*].endpoints[*]}{.addresses[0]} ready={.conditions.ready}{"\n"}{end}'
Sortie
10.244.1.161 ready=true
10.244.1.162 ready=false

Seule l'adresse ready=true reçoit du trafic. C'est kube-proxy qui filtre sur cette condition au moment de programmer les règles de routage.

Côté Pod, la même information se lit dans la colonne READY, qui compte les conteneurs prêts sur le total. Ne la confondez pas avec STATUS : un Pod reste Running indéfiniment tout en étant 0/1.

Fenêtre de terminal
kubectl get pods -l app=api -o wide
Sortie
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP
ready-ko 0/1 Running 0 25s 10.244.1.162
ready-ok 1/1 Running 0 25s 10.244.1.161

La condition du Pod donne la raison en un mot :

Fenêtre de terminal
kubectl get pod ready-ko -o jsonpath='{.status.conditions[?(@.type=="Ready")].reason}'
Sortie
ContainersNotReady

Une probe en échec laisse deux traces distinctes : des événements Unhealthy côté Kubernetes, qui nomment la probe fautive et son message, et les journaux applicatifs, qui disent pourquoi. Il faut les deux pour conclure, le message du kubelet se limitant au code de retour observé.

Suivez cet ordre : il part de l'information la moins coûteuse à obtenir et se termine par le test manuel, le seul qui reproduise exactement ce que fait le kubelet.

  1. Vérifier l'état du Pod

    Fenêtre de terminal
    kubectl get pod mon-pod -o wide
    kubectl describe pod mon-pod

    Cherchez les événements Unhealthy avec le type de probe concerné.

  2. Lire les logs du conteneur

    Fenêtre de terminal
    kubectl logs mon-pod
    kubectl logs mon-pod --previous # Si le conteneur a redémarré
  3. Tester la probe manuellement

    Fenêtre de terminal
    kubectl exec mon-pod -- curl -v http://localhost:8080/healthz
    kubectl exec mon-pod -- cat /app/ready
  4. Vérifier les événements du cluster

    Fenêtre de terminal
    kubectl get events --sort-by=.lastTimestamp | grep mon-pod

Le message du kubelet nomme toujours la sonde concernée en tête de ligne, ce qui dit immédiatement quel bloc du manifeste examiner. connection refused signifie que rien n'écoute sur le port ; un code HTTP signifie au contraire que l'application a répondu, mais mal.

MessageCause probableSolution
Liveness probe failed: HTTP probe failed with statuscode: 404Le chemin n'existe pas côté applicationCorriger path, il a répondu mais mal
Readiness probe failed: Get "http://…": connect: connection refusedRien n'écoute encore sur le portAjouter startupProbe ou augmenter initialDelaySeconds
Readiness probe failed: HTTP probe failed with statuscode: 503Dépendance non disponibleVérifier les connexions externes
Liveness probe failed: context deadline exceededTimeout trop courtAugmenter timeoutSeconds
Back-off restarting failed containerProbe en échec répétéVérifier les logs avec --previous

Notez la différence entre les deux premières lignes, c'est elle qui oriente le diagnostic. connection refused veut dire que personne ne répond : le processus n'écoute pas encore, ou pas sur ce port. Un code HTTP veut dire que l'application a répondu, et que c'est sa réponse qui ne convient pas. Dans le premier cas vous regardez le démarrage, dans le second le code applicatif.

La sortie ci-dessous montre le déroulé complet d'un redémarrage déclenché par une sonde de vivacité. Les trois Unhealthy correspondent au failureThreshold atteint, et l'événement Killing qui suit confirme que c'est bien la sonde, et non un plantage de l'application, qui a provoqué l'arrêt.

Fenêtre de terminal
kubectl describe pod live-ko
Sortie
Events:
Type Reason Age From Message
---- ------ ---- ---- -------
Normal Scheduled 35s default-scheduler Successfully assigned lab/live-ko to doc-k8s-worker
Normal Started 16s (x3 over 34s) kubelet spec.containers{web}: Container started
Warning Unhealthy 7s (x9 over 31s) kubelet spec.containers{web}: Liveness probe failed: HTTP probe failed with statuscode: 404
Normal Killing 7s (x3 over 25s) kubelet spec.containers{web}: Container web failed liveness probe, will be restarted
Warning BackOff 7s (x2 over 7s) kubelet spec.containers{web}: Back-off restarting failed container web in pod live-ko

Trois colonnes portent l'essentiel du diagnostic. From dit qui parle : un kubelet juge la santé du conteneur, un default-scheduler parle de placement, ce n'est pas le même problème. Age compte les répétitions, x9 over 31s révélant neuf échecs là où une ligne unique laisserait croire à un incident isolé. Et le préfixe spec.containers{web} nomme le conteneur fautif, ce qui compte dès qu'un Pod en contient plusieurs.

L'enchaînement se lit de haut en bas : les échecs s'accumulent jusqu'au failureThreshold, l'événement Killing confirme que c'est bien la probe, et non un plantage applicatif, qui a provoqué l'arrêt, et BackOff marque l'entrée en CrashLoopBackOff.

  1. startupProbe désactive les autres probes jusqu'à sa réussite
  2. livenessProbe teste l'état interne, jamais les dépendances externes
  3. readinessProbe décide qui reçoit du trafic, via la condition ready de l'EndpointSlice
  4. Un Pod non prêt figure quand même dans l'EndpointSlice, avec ready=false
  5. Une liveness trop agressive provoque des CrashLoopBackOff
  6. timeoutSeconds à 1 s par défaut est souvent trop court
  7. successThreshold vaut obligatoirement 1 pour liveness et startup
  8. Utilisez des chemins différents pour liveness et readiness
  9. Les probes sont configurées sur les conteneurs, pas les Pods
  10. connection refused signale un démarrage, un code HTTP signale l'application
  11. Les probes exec sont plus coûteuses que HTTPGet
  12. kubectl describe pod montre les événements Unhealthy, avec leur compteur de répétitions

Sept questions pour vérifier l'essentiel : rôle de chaque sonde, ordre d'exécution, valeurs par défaut et configurations à proscrire. Elles ne portent que sur ce qui est expliqué dans cette page.

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Trois sondes mal réglées font redémarrer une application qui allait bien. Ce lab vous fait équiper un Pod des sondes startup, liveness et readiness avec des valeurs qui ont un sens, un démarrage lent toléré et un trafic qui n'arrive qu'une fois l'application prête, puis prouve que le Pod n'est Ready que parce que les sondes répondent.

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