【云原生】k8s Job 执行一次性/批处理任务

前言

Job 类型是 Kubernetes 资源对象之一，用于执行一次性任务或批处理作业。

本文将介绍 Kubernetes 的 Job 与相关概念，帮助理解和使用 Kubernetes 中的 Job。

Job 是什么

• Job 是一种 Kubernetes 资源对象，用于执行一次性任务或批处理作业。

• Job 可以控制 Pod 的数量，确保一定数量的 Pod 成功完成任务后停止并完成作业。

• 在 Kubernetes 中，Job 类型通常用于数据处理、备份和恢复操作等场景。

Job 的一些使用场景

• 数据导出和转换：例如从数据库中导出数据到 CSV 文件、将图片转换为缩略图等。
• 日志打包和压缩：例如按时间段打包日志文件、将多个日志文件压缩成一个文件等。
• 备份和恢复操作：例如备份数据库、配置文件等，并将其存储到云存储服务中以便后续恢复。
• Batch 任务：例如根据输入参数计算机器学习模型的特征向量、数据预处理等。

Job 控制器

• Job 控制器是 Kubernetes 中的一个组件，可以监视 Job 对象的状态，并根据需要启动或停止 Pod。

• Job 控制器接受用户提交的 Job Spec，根据其定义的规则创建一定数量的 Pod，确保它们能够执行指定的任务。

• 当所有 Pod 都成功完成任务后，Job 控制器会停止 Pod 并标记 Job 为已完成。

Job Spec 格式定义

Job Spec 定义了 Job 对象的规格，包括任务名称、镜像、命令、参数等信息。以下是一个示例 Job Spec：

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: example-job
spec:
  template:
    spec:
      containers:
        - name: example-container
          image: example-image
          command: ["echo", "Hello, Kubernetes!"]
      restartPolicy: Never

在上述示例中，Job 名称为 example-job，使用了一个名为 example-container 的容器，它运行了一个名为 echo 的命令和参数 Hello, Kubernetes!。该容器将从名为 example-image 的镜像中获取。

Job pod 自动清理

在 Kubernetes 中，Job 控制器可以自动清理已完成的 Pod。
默认情况下，Job 控制器会在 Pod 成功完成任务并退出后自动删除 Pod。
如果 Pod 失败，则控制器将根据重试限制进行重试，并在达到最大限制后删除 Pod。

暂停和重启 Job

Job 对象支持暂停和继续操作。通过修改 Job Spec 中的 .spec.suspend 字段可以实现暂停 Job，例如：

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: example-job
spec:
  suspend: true
  template:
    spec:
      containers:
        - name: example-container
          image: example-image
          command: ["echo", "Hello, Kubernetes!"]
      restartPolicy: Never

在上述示例中，将 .spec.suspend 设为 true 可以暂停 Job 执行。用户可以在需要时再次将其设置为 false，恢复 Job 的执行。

另外，用户也可以通过 kubectl 命令行工具来手动暂停和恢复 Job 的执行。例如，要暂停一个名为 example-job 的 Job，可以运行以下命令：

$ kubectl rollout pause job/example-job

注意：在暂停 Job 后，Job 将不会启动新的 Pod 或继续未完成的任务。

案例讲解

为了更好地理解 Kubernetes Job 资源对象，我们将通过一个实际案例来演示其用法。

假设有一个应用程序需要从数据库中导出一定数量的数据，并将其转换为 CSV 文件。由于该操作比较耗时，因此需要使用 Job 对象来执行此任务。

首先，我们需要定义一个 Job Spec，包括容器镜像、命令及其参数等信息。以下是一个示例 Job Spec：

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: export-data-job
spec:
  template:
    spec:
      containers:
        - name: export-data-container
          image: database-exporter:v1.0
          command: ["./export.sh"]
          args: ["--count=1000", "--output=exported_data.csv"]
      restartPolicy: Never

在上述示例中，我们定义了一个名为 export-data-job 的 Job，使用了一个名为 export-data-container 的容器。

该容器基于镜像 database-exporter:v1.0，并运行了一个名为 export.sh 的脚本文件。该脚本将按照参数 --count 指定的数量从数据库中导出数据，并将其存储为参数 --output 指定的 CSV 文件。

接下来，我们可以使用 kubectl apply 命令提交该 Job Spec，例如：

$ kubectl apply -f export-data-job.yaml

Kubernetes 将根据该 Spec 创建一个 Job 对象，并启动一个或多个 Pod 执行任务。Job 控制器将监视这些 Pod 的状态，并在所有 Pod 成功完成操作后停止它们。

使用 Job 的注意事项

在使用 Kubernetes Job 时，需要注意以下几点：

1. Job 对象适用于一次性任务或批处理作业，不适用于长时间运行的服务。
2. 需要确保 Job Spec 中定义的容器可以正常运行，并有足够的资源和权限执行指定的操作。
3. 在设计 Job 时，应考虑 Pod 失败和重试的情况，并设置合适的重试次数和间隔时间。
4. 如果 Job 执行时间过长，需要设置合适的 Pod 生命周期以避免过度消耗资源。
5. 在使用 Job 控制器时，应确保控制器的版本和 Kubernetes 版本兼容。在不同版本之间可能存在语法变更和行为差异。

总结

本文介绍了 Kubernetes 中的 Job 资源对象及其相关概念，包括 Job 类型、Job 控制器、Job Spec 格式、Job pod 自动清理、暂停和重启等内容。

通过一个实际案例，我们演示了如何使用 Job 对象执行一次性任务或批处理作业。最后，我们列举了使用 Job 对象时需要注意的事项。