Docker 容器健康检查：健康检查脚本编写、重启策略与故障自动恢复

1. 为什么需要容器健康检查？

想象一下你正在管理一个电商网站的微服务架构，某个商品服务容器虽然还在运行，但实际上已经无法处理请求了。如果没有健康检查机制，流量仍然会被路由到这个"僵尸"容器，导致用户看到错误页面。这就是健康检查要解决的核心问题。

Docker健康检查就像给容器安装了一个"体检仪"，定期检查容器内部服务的真实状态。它不仅仅是看容器进程是否存活，更重要的是验证容器内的应用是否真正健康、能否正常提供服务。

在实际生产环境中，我发现很多团队只关注容器是否运行(running)，而忽略了容器内应用的实际健康状态。这就像只检查汽车发动机是否在转，而不看它能不能正常行驶一样危险。

2. 健康检查脚本编写实战

2.1 基础健康检查示例

让我们从一个简单的Node.js服务开始，展示如何在Dockerfile中定义健康检查。这个示例使用Node.js技术栈。

# 使用Node.js官方镜像作为基础
FROM node:16-alpine

# 创建工作目录
WORKDIR /usr/src/app

# 复制package.json并安装依赖
COPY package*.json ./
RUN npm install

# 复制应用源代码
COPY . .

# 暴露应用端口
EXPOSE 3000

# 定义健康检查
HEALTHCHECK --interval=30s --timeout=3s --start-period=5s --retries=3 \
  CMD curl -f http://localhost:3000/health || exit 1

# 启动应用
CMD ["node", "server.js"]

注释说明：

--interval=30s：每30秒检查一次
--timeout=3s：超时时间为3秒
--start-period=5s：容器启动后等待5秒才开始检查
--retries=3：连续3次失败才标记为不健康
curl -f：静默模式，失败时返回非零状态码

对应的Node.js健康检查端点实现：

// server.js
const express = require('express');
const app = express();

// 模拟数据库连接状态
let dbConnected = true;

// 健康检查端点
app.get('/health', (req, res) => {
  if (!dbConnected) {
    return res.status(503).json({ status: 'DOWN' });
  }
  res.json({ status: 'UP' });
});

// 模拟数据库连接失败
app.get('/simulate-failure', (req, res) => {
  dbConnected = false;
  res.json({ message: 'Database connection marked as down' });
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server running on port 3000');
});

2.2 高级健康检查脚本

对于更复杂的应用，我们可能需要编写自定义的健康检查脚本。下面是一个检查多个依赖服务的Bash脚本示例：

HEALTHCHECK --interval=1m --timeout=10s --start-period=2m --retries=2 \
  CMD /healthcheck.sh

对应的healthcheck.sh脚本：

#!/bin/bash

# 检查Web服务是否响应
if ! curl -sSf http://localhost:3000/health > /dev/null; then
  echo "Web service is down"
  exit 1
fi

# 检查数据库连接
if ! pg_isready -h localhost -p 5432 -U postgres > /dev/null; then
  echo "Database connection failed"
  exit 1
fi

# 检查磁盘空间
DISK_USAGE=$(df / | awk 'NR==2 {print $5}' | sed 's/%//')
if [ "$DISK_USAGE" -gt 90 ]; then
  echo "Disk space critically low"
  exit 1
fi

# 所有检查通过
exit 0

注释说明：

这个脚本检查了三个关键指标：Web服务、数据库连接和磁盘空间
使用curl检查Web端点
使用pg_isready检查PostgreSQL数据库
使用df命令检查磁盘使用情况
任何一项检查失败都会导致整个健康检查失败

3. Docker重启策略详解

健康检查只有与重启策略配合使用才能发挥最大价值。Docker提供了三种重启策略：

3.1 no策略

docker run --restart=no my-app

容器退出时不自动重启
适合开发环境或不需要高可用的场景

3.2 on-failure策略

docker run --restart=on-failure:5 my-app

容器以非零状态退出时自动重启
冒号后的数字表示最大重启次数
适合处理临时性错误的场景

3.3 always策略

docker run --restart=always my-app

容器退出时总是重启，无论退出状态如何
适合必须保持运行的关键服务
注意：可能导致无限重启循环

3.4 unless-stopped策略

docker run --restart=unless-stopped my-app

类似于always，但不会在Docker守护进程重启时重启已停止的容器
适合需要持久运行但允许手动停止的服务

4. 故障自动恢复的完整方案

结合健康检查和重启策略，我们可以构建一个完整的故障自愈系统。下面是一个实际生产环境的示例：

version: '3.8'

services:
  web:
    image: my-node-app:latest
    restart: unless-stopped
    healthcheck:
      test: ["CMD", "curl", "-f", "http://localhost:3000/health"]
      interval: 30s
      timeout: 5s
      retries: 3
      start_period: 1m
    ports:
      - "8080:3000"
    
  db:
    image: postgres:13
    restart: on-failure:5
    healthcheck:
      test: ["CMD-SHELL", "pg_isready -U postgres"]
      interval: 1m
      timeout: 10s
      retries: 3
      start_period: 2m
    environment:
      POSTGRES_PASSWORD: example

注释说明：

Web服务使用unless-stopped策略，确保服务持续运行
数据库使用on-failure:5策略，避免无限重启消耗资源
两个服务都配置了详细的健康检查参数
健康检查考虑了服务的启动时间(start_period)

5. 应用场景分析

5.1 微服务架构

在微服务架构中，健康检查可以：

实现服务自动发现和负载均衡
配合服务网格(如Istio)实现流量自动切换
实现金丝雀发布和蓝绿部署

5.2 数据库服务

对于数据库容器，健康检查可以：

检测数据库连接池状态
监控复制延迟(在集群环境中)
防止查询堆积导致的雪崩效应

5.3 批处理作业

对于定时运行的批处理作业容器：

可以检查上次作业执行是否成功
监控作业执行时间是否超时
确保资源释放是否完全

6. 技术优缺点

6.1 优点

提高可用性：自动检测和恢复故障
减少人工干预：运维团队无需24/7待命
精细化监控：比简单的进程检查更准确
资源优化：自动重启失败容器，避免资源浪费

6.2 缺点

配置复杂：需要合理设置检查间隔和超时
可能误判：网络抖动可能导致误报
资源消耗：频繁检查会增加系统负载
启动顺序问题：依赖服务未就绪可能导致误判

7. 注意事项

7.1 检查频率设置

太频繁：增加系统负载
太稀疏：故障检测延迟高
建议：关键服务30秒，非关键服务1-5分钟

7.2 超时时间设置

根据服务响应时间合理设置
通常设置为正常响应时间的2-3倍
示例：API平均响应1秒，超时可设3秒

7.3 启动等待时间

给容器足够的初始化时间
特别是数据库等启动慢的服务
避免启动过程中被误判为不健康

7.4 检查脚本优化

脚本执行要快，避免长时间运行
减少外部依赖，提高可靠性
添加适当的日志输出，便于调试

8. 文章总结

Docker健康检查是构建可靠容器化应用的关键技术。通过本文的详细讲解，你应该已经掌握了：

如何编写各种复杂度的健康检查脚本
如何合理配置检查参数(间隔、超时等)
如何选择最适合的重启策略
如何构建完整的故障自愈系统

记住，好的健康检查应该像优秀的医生一样：检查全面但不扰民，判断准确但不武断，处理及时但不慌乱。

在实际应用中，建议从小规模开始，逐步完善健康检查机制。先实现基本的存活检查，再添加就绪检查，最后考虑全面的健康检查。同时要密切监控健康检查的效果，根据实际情况不断调整参数。

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Docker 容器健康检查：健康检查脚本编写、重启策略与故障自动恢复

1. 为什么需要容器健康检查？

2. 健康检查脚本编写实战

2.1 基础健康检查示例

2.2 高级健康检查脚本

3. Docker重启策略详解

3.1 no策略

3.2 on-failure策略

3.3 always策略

3.4 unless-stopped策略

4. 故障自动恢复的完整方案

5. 应用场景分析

5.1 微服务架构

5.2 数据库服务

5.3 批处理作业

6. 技术优缺点

6.1 优点

6.2 缺点

7. 注意事项

7.1 检查频率设置

7.2 超时时间设置

7.3 启动等待时间

7.4 检查脚本优化

8. 文章总结

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