Kubernetes Zombie Pods in Kubernetes

In Kubernetes können sogenannte „Zombie Pods“ auftreten - Pods, die zwar im Status Running erscheinen, aber keine Logs oder Metriken liefern und keinerlei Aktivität zeigen. Dieses Phänomen führt oft zu Verwirrung und erfordert gezielte Maßnahmen, um es zu debuggen und zu vermeiden.

Typische Merkmale von Zombie Pods sind leicht zu erkennen, wenn man weiß, worauf man achten muss. Sie erscheinen im Status Running oder Terminating, reagieren jedoch nicht auf Anfragen. Ihre Containerprozesse sind möglicherweise abgestürzt oder hängen, und die Logs liefern keine aktuellen Informationen. Zudem zeigen diese Pods keine Veränderung in ihren Metriken, wie CPU- oder Speicherverbrauch, über einen längeren Zeitraum hinweg. Trotzdem beanspruchen sie weiterhin Ressourcen im Cluster und werden von Kubernetes nicht automatisch entfernt.

Was sind Zombie Pods?

Zombie Pods entstehen, wenn Prozesse oder Abläufe nicht vollständig abgeschlossen werden oder in einem fehlerhaften Zustand verharren. Dies passiert häufig, wenn ein Container-Prozess unerwartet abstürzt oder die Kommunikation zwischen der Control Plane und den Nodes unterbrochen ist. In solchen Fällen kann Kubernetes den tatsächlichen Zustand des Pods nicht korrekt erfassen.

Ein klassisches Beispiel ist ein Pod, dessen Container-Prozess abgestürzt ist, ohne dass Kubernetes dies korrekt erkennen konnte. Solche Pods sind nicht funktionsfähig, werden aber weiterhin als aktiv im Cluster angezeigt. Dadurch können sie Ressourcen wie CPU und Speicher blockieren, die anderen Workloads fehlen.

Die Steuerungsebene von Kubernetes ist darauf ausgelegt, Pods als "lebendig" zu betrachten, solange grundlegende Kommunikationskanäle intakt sind. Dieser Mechanismus soll verhindern, dass funktionierende Pods unnötig beendet werden, kann jedoch dazu führen, dass hängende oder fehlerhafte Pods bestehen bleiben.

Eine typische Support-Anfrage:

„Wir haben erneut ein Problem auf dem Kubernetes-Cluster, das wir bereits beobachtet hatten, aber keine Erklärung dafür fanden. Die Pods bleiben im Status Running, machen aber nichts mehr: keine Logs, keine Metriken – quasi leere Hüllen. Habt ihr vielleicht neue Ideen, wie man das Thema angehen oder besser überwachen könnte?“

Ursachen für Zombie Pods als "leere Hüllen"

1. Abgebrochene Netzwerkverbindungen Ein häufiges Problem tritt auf, wenn die Verbindung zwischen der Control Plane und den anderen Nodes instabil ist. Ein Pod läuft dann zwar auf dem Node weiter, kann aber möglicherweise keine neuen Anweisungen oder Signale mehr empfangen.

2. Container-Prozesse, die sich aufhängen oder blockieren Wenn ein Container innerhalb eines Pods hängen bleibt oder abstürzt, ohne sich ordnungsgemäß zu beenden, zeigt Kubernetes den Pod weiterhin als Running an.

3. Fehlerhafte Liveness- oder Readiness-Probes Mangelhafte Konfiguration von Probes kann dazu führen, dass Kubernetes einen nicht funktionsfähigen Pod weiterhin als betriebsbereit einstuft.

4. Abhängigkeiten außerhalb des Pods Wenn externe Ressourcen wie Datenbanken oder APIs nicht erreichbar sind, kann der Pod seinen Zweck nicht erfüllen, bleibt aber trotzdem aktiv.

5. Missverstandener Container-Ausführungsstatus Manchmal gibt der Container-Status keinen Aufschluss darüber, dass der zugrundeliegende Prozess abgestürzt oder in einer Endlosschleife hängen geblieben ist.

Debugging: Wie geht man das Problem an?

1. Pod-Logs überprüfen Auch wenn der Pod „leer“ wirkt, können Logs Hinweise liefern. Zunächst sollte geprüft werden, ob der Container überhaupt gestartet wurde:

kubectl logs <pod-name> -n <namespace>

Wenn keine Logs ausgegeben werden, ist der Container-Prozess möglicherweise bereits abgebrochen.

2. Container-Status analysieren Mit folgendem Befehl lassen sich Details zu Containern im Pod anzeigen:

kubectl describe pod <pod-name> -n <namespace>

Achten Sie besonders auf den Abschnitt 'ContainerStatuses'. Wiederholte Neustarts oder ungewöhnliche Zustände wie 'Waiting' können Aufschluss über mögliche Probleme geben.

3. Liveness- und Readiness-Probes prüfen Fehlerhafte Probes können zu Zombie Pods führen. Überprüft die Konfiguration eurer Probes genau. Es kann hilfreich sein, Tests einzubauen, die spezifische Funktionen der Anwendung abfragen, um sicherzustellen, dass der Pod tatsächlich wie erwartet funktioniert. Beispielsweise könnte eine Readiness-Probe so angepasst werden, dass sie nicht nur den HTTP-Statuscode überprüft, sondern auch sicherstellt, dass die zugrunde liegende Datenbankverbindung aktiv ist.

4. Events überwachen Kubernetes-Events können weitere Hinweise liefern:

kubectl get events -n <namespace>

Hier lässt sich sehen, ob es Probleme beim Schedulen, Starten oder Stoppen des Pods gab.

5. Node- und Netzwerkstatus prüfen Falls der Pod sich auf einer fehlerhaften Node befindet, sollten Sie den Node-Status überprüfen:

kubectl get nodes
kubectl describe node <node-name>

Netzwerkprobleme können durch Tools wie Prometheus oder spezielle Netzwerk-Plugins identifiziert werden. Manchmal ist es einfacher, eine auffällige Node durch eine neue zu ersetzen, anstatt sie aufwendig zu debuggen

Langfristige Lösungen und Überwachung

1. Überwachungstools einsetzen Es ist ratsam, Tools wie Prometheus, Grafana oder das Kubernetes-Dashboard einzusetzen, um Anomalien frühzeitig zu erkennen und Warnungen bzw. Alerts einzurichten.

2. Liveness- und Readiness-Probes optimieren Stellt sicher, dass eure Probes realistische Zeitfenster und Erwartungen abbilden. Eine präzise Konfiguration dieser Mechanismen kann Fehlverhalten frühzeitig erkennen und automatisierte Korrekturmaßnahmen wie Neustarts auslösen.

3. Ressourcenlimits setzen: Klare Vorgaben für CPU- und Speicherauslastung helfen, dass einzelne Pods das System nicht blockieren.

Fazit

Zombie Pods, die im Status Running verharren, aber keine Aktivität zeigen, sind ein häufiges Problem in Kubernetes-Clustern. Sie können Ressourcen verschwenden, die Stabilität des Clusters beeinträchtigen und das Debugging erheblich erschweren. Die Ursachen sind oft vielfältig und reichen von Netzwerkproblemen bis hin zu fehlerhaften Konfigurationen.

Eine strukturierte Fehlersuche ist entscheidend, um solche Pods zu identifizieren und effektiv zu entfernen. Tools wie Prometheus, Grafana und Kubernetes-eigene Monitoring-Lösungen können dabei helfen, Anomalien frühzeitig zu erkennen. Zusätzlich ist eine optimierte Konfiguration von Liveness- und Readiness-Probes ein essenzieller Bestandteil, um die langfristige Stabilität zu gewährleisten.

Durch klare Ressourcenvorgaben, regelmäßiges Monitoring und präventive Maßnahmen kann das Auftreten von Zombie-Pods minimiert werden. Solche Maßnahmen sparen nicht nur Zeit und Kosten, sondern tragen auch dazu bei, die Zuverlässigkeit und Effizienz des Kubernetes-Clusters nachhaltig zu steigern.

Habt ihr schon ähnliche Probleme erlebt? Tauscht euch mit anderen aus oder setzt die vorgeschlagenen Schritte um, um euren Cluster stabiler und leistungsfähiger zu machen.