Kubernetes 笔记 10 Job 机器人加工厂

Hi,大家好,欢迎大家和我一起学 K8S,这是系列第 10 篇。

通常,我们在执行任务时,会启用多个服务,有些任务需要长时间运行,全天 24 小时不中断,所以一般会启用 Daemon 类的 服务;而有些任务则只需要短暂执行,任务执行完,服务就没有存在的必要了。

容器提供服务运行的环境,根据任务持续运行的时间,将容器分为两类:服务类容器和工作类容器。

服务类容器需要一直运行来提供持续性的服务,而工作类容器则是运行一次性的任务,任务完成后便会退出。

前面学习的 Deployment、ReplicaSet 和 DaemonSet 都用于管理服务类容器,而工作类容器则由本文要讲得 Job 来管理。

Job 多用于执行一次性的任务,批处理任务等,Job 就像是现代化机械加工厂的机器人,当有任务来的时候,便会启动,按照预先设定好的程序执行任务,直至任务执行完,便会进入休眠状态。

进一步,Job 根据任务的类型和执行的动作又分为以下几类:

  • 单 Job 单任务:只启动一个 Job 来完成任务,同时 Job 只启用一个 Pod ,适用于简单的任务。
  • 多 Job 多任务:启动多个 Job 来处理批量任务,每个任务对应一个 Job,Pod 的数量可以自定义。
  • 单 Job 多任务:采用一个任务队列来存放任务,启动一个 Job 作为消费者来处理这些任务,Job 会启动多个 Pod,Pod 的数量可以自定义。
  • 定时 Job:也叫 CronJob,启动一个 Job 来定时执行任务,类似 Linux 的 Crontab 程序。

上述 Job 的分类需要注意两点:

1)Job 执行失败的重启策略;Job 执行的是一次性的任务,但也不保证一定能执行成功,如果执行失败,应该怎么处理?这个是由前面所讲的 Pod 重启策略来决定的。在 Job Controller 中,只允许定义两种策略:

  • Never:Pod 执行失败,不会重启该 Pod,但会根据 Job 定义的期望数重新创建 Pod。
  • OnFailure:Pod 执行失败,则会尝试重启该 Pod。

两种策略尝试的次数由 spec.backoffLimits 来限制,默认是 6 次(K8S 1.8.0 新加的特性)。

2)批量任务的多次并行处理的限制;对于批量任务,通常是一个 Pod 对应一个任务,但有时为了加快任务的处理,会启动多个 Pod 来并行处理单个任务。可以通过下面两个参数来设置并行度:

  • spec.completions:总的启动 Pod 数,只有当所有 Pod 执行成功结束,任务才结束。
  • spec.parallelism:每个任务对应的 Pod 的并行数,当有一个 Pod 执行成功结束,该任务就执行结束。

下面通过几个例子来实践一下上面的几种 Job 类别。

几个例子

单 Job 单 Pod 执行一次性任务

首先,定义 Job 的 yaml 配置文件 myjob.yaml:

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: myjob
spec:
  template:
    metadata:
      name: myjob
    spec:
      containers:
      - name: hello
        image: busybox
        command: ["echo", "hello, I'm CloudDeveloper, Welcome"]
      restartPolicy: Never

执行 kubectl create -f myjob.yaml 创建 job 对象:

可以看到期望创建的 Job 数为 1,成功执行的 Job 数也为 1,这表明该 Job 已经执行完任务退出了。这个 Job 执行的任务就是创建一个 Pod,Pod 中创建一个 busybox 容器,并进入容器输出一段字符串:“hello, I'm CloudDeveloper, Welcome”

查看一下 Pod 的状态:

可以看到,该 Pod 的状态为 Completed,表示它已经执行完任务并成功退出了。那怎么看该任务的执行结果呢?可以执行 kubectl logs myjob 调出该 Pod 的历史执行信息进行查看:

看到历史输出:

hello, I'm CloudDeveloper, Welcome

以上是执行成功的情况,如果执行失败,会根据 restartPolicy 进行重启,重启的方式上面也说了。大家可以自己实践下。

多 Job 多 Pod 执行批量任务

首先,定义 Job 的 yaml 模板文件 job.yaml.txt,然后再根据这个模板文件创建多个 Job yaml 文件。模板文件如下:

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: work-item-$ITEM
spec:
  template:
    metadata:
      name: job
    spec:
      containers:
      - name: c
        image: busybox
        command: ["sh", "-c", "echo work item $ITEM && sleep 2"]
      restartPolicy: Never

其中,$ITEM 作为各个 Job 项的标识。接着,使用以下脚本,根据 Job 模板创建三个 Job 配置文件:

#!/bin/bash

for i in app book phone
do
  cat myjob_tmp.yaml | sed "s/\$ITEM/$i/g" > ./jobs/job-$i.yaml
done

最后,创建三个 Job 对象,如下:

单 Job 多 Pod 执行批量任务

这种方式是用一个队列来存放任务,然后启动一个 Job 来执行任务,Job 可以根据需求启动多个 Pod 来承载任务的执行。定义下面的配置文件:

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: myjob
spec:
  completions: 6
  parallelism: 2
  template:
    metadata:
      name: myjob
    spec:
      containers:
      - name: hello
        image: busybox
        command: ["echo", "hello CloudDeveloper"]
      restartPolicy: OnFailure

这里用到了上面说的两个参数:completionsparallelism,表示每次并行运行两个 Pod,直到总共 6 个 Pod 成功运行完成。如下:

可以看到 DESIRED 和 SUCCESSFUL 最终均为 6,符合预期,实际上也有 6 个 Pod 成功运行并退出,呈 Completed 状态。

随便查看其中一个 Pod 的历史执行情况:

# kubectl logs myjob-5lfnp
hello CloudDeveloper

定时任务 CronJob

定义一个 CronJob 配置文件,如下:

apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: hello
spec:
  schedule: "*/1 * * * *"
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: hello
            image: busybox
            command: ["echo", "Hello CloudDeveloper"]
          restartPolicy: OnFailure

kind 类型为 CronJob,spec.schedule 表示定时调度,指定什么时候运行 Job,格式与 Linux 的 Crontab 命令是一样的,这里 */1 * * * * 的含义是每一分钟启动一次。

创建 CronJob 对象,通过 kubectl get cronjob 查看 CronJob 的状态:

过一段时间再查看 Pod 的状态:

可以看到,此时产生了 3 个 Pod,3 个 Jobs,这是每隔一分钟就会启动一个 Job。执行 kubectl logs 查看其中一个的历史执行情况:

# kubectl logs hello-1536764760-lm5kt
Hello CloudDeveloper

到此,本文就结束了。我们从理论结合实践,梳理了 Job 的几种类型,下文我们开始看一种有状态的 Controller——StatefulSet。

同样,需要学习资料的后台回复“K8S” 和 “K8S2”,想加群学习回复“加群”。


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