一.系统环境

本文主要基于Kubernetes1.21.9和Linux操作系统CentOS7.4。

Kubernetes集群架构：k8scloude1作为master节点，k8scloude2，k8scloude3作为worker节点。

二.前言

Kubernetes是一个流行的容器编排平台，它为运行容器化应用程序提供了丰富的功能和工具。其中之一就是Kubernetes Job，它允许您在集群中运行一次性任务。

正常情况下，Kubernetes的工作负载控制器会尝试持续地将容器保持在运行状态，比如deployment，DaemonSet ，ReplicationController，ReplicaSet 。但有时候，您可能需要运行短暂的任务或批处理作业，这些任务只需要运行一次并完成特定的操作。这时，就可以使用Kubernetes Job来管理这些一次性任务。

使用job任务的前提是已经有一套可以正常运行的Kubernetes集群，关于Kubernetes(k8s)集群的安装部署，可以查看博客《Centos7 安装部署Kubernetes(k8s)集群》https://www.cnblogs.com/renshengdezheli/p/16686769.html。

三.Kubernetes Job简介

Kubernetes Job是一个控制器，它可以创建和管理一次性任务。当Job被创建时，它将自动创建一个或多个Pod来运行任务，直到任务成功完成为止。

与其他控制器不同，Job控制器负责确保Pod成功地完成任务后删除它们。这意味着如果任务失败或调度失败（例如，由于资源不足），Kubernetes将自动重新启动失败的Pod，直到任务成功完成为止。

四.创建一次性任务job

4.1 创建一个简单任务的job

创建job的yaml文件存放目录

[root@k8scloude1 ~]# mkdir jobandcronjob
[root@k8scloude1 ~]# cd jobandcronjob/

创建namespace

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl create ns job
namespace/job created

切换namespace为job

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubens job
Context "kubernetes-admin@kubernetes" modified.
Active namespace is "job".

查看job任务

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get job
No resources found in job namespace.
[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get pod
No resources found in job namespace.

查看创建job的帮助

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl create job --help
Create a job with the specified name.
Examples:
  # Create a job
  kubectl create job my-job --image=busybox
  
  # Create a job with command
  kubectl create job my-job --image=busybox -- date
  
  # Create a job from a CronJob named "a-cronjob"
  kubectl create job test-job --from=cronjob/a-cronjob
......
Usage:
  kubectl create job NAME --image=image [--from=cronjob/name] -- [COMMAND] [args...] [options]
Use "kubectl options" for a list of global command-line options (applies to all commands).

生成创建job的yaml文件，注意：重启策略restartPolicy为Never，这表示如果容器退出，则Job将不会自动重启它。

yaml文件意思为：创建名为my-job的任务，它使用busybox镜像来创建一个容器，并将其用于执行任务。不过任务为空。

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl create job my-job --image=busybox --dry-run=client -o yaml >myjob.yaml
[root@k8scloude1 jobandcronjob]# cat myjob.yaml 
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  creationTimestamp: null
  name: my-job
spec:
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
    spec:
      containers:
      - image: busybox
        name: my-job
        resources: {}
      restartPolicy: Never
status: {}

生成创建job的yaml文件，并执行命令"date -F ; sleep 10"，一次性任务job就是date -F ; sleep 10输出当前时间并休眠10秒钟

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl create job my-job --image=busybox --dry-run=client -o yaml -- sh -c "date ; sleep 10" >myjob.yaml
[root@k8scloude1 jobandcronjob]# cat myjob.yaml 
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  creationTimestamp: null
  name: my-job
spec:
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
    spec:
      containers:
      - command:
        - sh
        - -c
        - date ; sleep 10
        image: busybox
        name: my-job
        resources: {}
      #重启策略restartPolicy为Never，这表示如果容器退出，则Job将不会自动重启它。  
      restartPolicy: Never
status: {}

修改yaml文件并创建。

创建一个名为my-job的Job，并在其中定义一个容器，该容器将输出当前时间并休眠10秒钟。当my-job被创建时，Kubernetes将自动创建Pod来运行容器，并在容器成功完成任务后删除它们。

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# vim myjob.yaml 
[root@k8scloude1 jobandcronjob]# cat myjob.yaml 
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  creationTimestamp: null
  name: my-job
spec:
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
    spec:
      #terminationGracePeriodSeconds属性为0，这意味着当Pod被终止时，Kubernetes将立即杀死容器而不等待容器完成处理。这可以防止容器在超时之前卡住或处于锁定状态。
      terminationGracePeriodSeconds: 0
      containers:
      - command:
        - sh
        - -c
        - date ; sleep 10
        image: busybox
        #imagePullPolicy属性设置为IfNotPresent，这意味着如果本地没有缓存的镜像，则从远程拉取镜像。如果本地已经有了镜像，则直接使用本地镜像而不去远程拉取。
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        name: my-job
        resources: {}
      #重启策略restartPolicy为Never，这表示如果容器退出，则Job将不会自动重启它。    
      restartPolicy: Never
status: {}
#生成job任务
[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl apply -f myjob.yaml 
job.batch/my-job created

查看job任务，观察pod的状态。

可以发现my-job需要完成一次任务，任务完成之后，pod的状态变为Completed，job的COMPLETIONS变为1/1

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get job
NAME     COMPLETIONS   DURATION   AGE
my-job   0/1           6s         6s
[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get pod
NAME           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
my-job-pgnf2   1/1     Running   0          8s
[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get pod
NAME           READY   STATUS      RESTARTS   AGE
my-job-pgnf2   0/1     Completed   0          11s
[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get job
NAME     COMPLETIONS   DURATION   AGE
my-job   1/1           12s        2m17s

删除job任务

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl delete job my-job 
job.batch "my-job" deleted

4.2 创建需要执行多次的job任务

某些时候，任务需要确保被完成多次，才能确认任务被正常完成，这时候可以使用completions设置job的完成次数。

修改yaml文件。

有几个重要的参数要解释下：

• backoffLimit: 4 如果Job失败，则重试4次。
• completions: 6 Job结束需要成功运行的Pod个数，即状态为Completed的Pod数。在本例中，这意味着当有6个Pod完成任务后，Job将终止。
• parallelism: 2 一次性运行2个Pod，这意味着Kubernetes将同时启动2个Pod来并行执行任务。

如下yaml文件表示：创建一个名为my-job的Job对象，并在其中定义一个容器，该容器将输出当前时间并休眠10秒钟。当my-job被创建时，Kubernetes将自动创建2个Pod来运行容器，并在容器成功完成任务后删除它们。如果其中任何一个Pod失败，则Kubernetes将尝试重试该Pod，最多重试4次。在所有6个Pod成功运行并完成任务后，Job将终止。

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# vim myjobparallelism.yaml 
[root@k8scloude1 jobandcronjob]# cat myjobparallelism.yaml 
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  creationTimestamp: null
  name: my-job
spec:
  #如果job失败，则重试4次
  backoffLimit: 4
  #job结束需要成功运行的Pod个数，即状态为Completed的pod数
  completions: 6
  #一次性运行2个pod
  parallelism: 2
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 0
      containers:
      - command:
        - sh
        - -c
        - date ; sleep 10
        image: busybox
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        name: my-job
        resources: {}
      #restartPolicy属性为Never，这表示如果容器退出，则Job将不会自动重启它。  
      restartPolicy: Never
status: {}

创建job

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl apply -f myjobparallelism.yaml 
job.batch/my-job created

查看job及其pod状态，可以看到job完成了6次。

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get job
NAME     COMPLETIONS   DURATION   AGE
my-job   0/6           5s         5s
[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get pod
NAME           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
my-job-dlrls   1/1     Running   0          7s
my-job-dwf4v   1/1     Running   0          7s
[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get pod
NAME           READY   STATUS              RESTARTS   AGE
my-job-6mtnm   1/1     Running             0          2s
my-job-dlrls   0/1     Completed           0          14s
my-job-dwf4v   0/1     Completed           0          14s
my-job-tvvz8   0/1     ContainerCreating   0          2s
[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get pod
NAME           READY   STATUS      RESTARTS   AGE
my-job-6mtnm   1/1     Running     0          9s
my-job-dlrls   0/1     Completed   0          21s
my-job-dwf4v   0/1     Completed   0          21s
my-job-tvvz8   1/1     Running     0          9s
[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get pod
NAME           READY   STATUS      RESTARTS   AGE
my-job-6mtnm   0/1     Completed   0          47s
my-job-dlrls   0/1     Completed   0          59s
my-job-dwf4v   0/1     Completed   0          59s
my-job-slkxf   0/1     Completed   0          35s
my-job-tvvz8   0/1     Completed   0          47s
my-job-zj5sx   0/1     Completed   0          36s
#此job完成了6次
[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get job
NAME     COMPLETIONS   DURATION   AGE
my-job   6/6           35s        62s

删除job

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl delete job my-job 
job.batch "my-job" deleted

五.测试job失败重试次数

backoffLimit: 4 表示如果Job失败，则重试4次。我们要测试下job失败之后，是不是真的会重试4次。

修改yaml文件，这次故意执行错误的指令，sleep改为sleepx，查看重试次数。

job的重启策略：Nerver ，只要任务没有完成，就创建新pod运行，直到job完成 ，会产生多个pod； 只要job没有完成，就会重启pod，直到job完成。

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# vim myjobparallelism.yaml 
[root@k8scloude1 jobandcronjob]# cat myjobparallelism.yaml 
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  creationTimestamp: null
  name: my-job
spec:
  #如果job失败，则重试4次
  backoffLimit: 4
  #job结束需要成功运行的Pod个数，即状态为Completed的pod数
  completions: 6
  #一次性运行2个pod
  parallelism: 2
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 0
      containers:
      - command:
        - sh
        - -c
        - date ; sleepx 10
        image: busybox
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        name: my-job
        resources: {}
      restartPolicy: Never
status: {}

创建job

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl apply -f myjobparallelism.yaml 
job.batch/my-job created

查看job及其pod状态，可以看到生成了6个失败pod。

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get job
NAME     COMPLETIONS   DURATION   AGE
my-job   0/6           7s         7s
[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get pod
NAME           READY   STATUS   RESTARTS   AGE
my-job-52xln   0/1     Error    0          11s
my-job-kn6d5   0/1     Error    0          10s
my-job-plh2s   0/1     Error    0          11s
my-job-rrvwz   0/1     Error    0          9s
[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get pod
NAME           READY   STATUS   RESTARTS   AGE
my-job-52xln   0/1     Error    0          27s
my-job-9hqwn   0/1     Error    0          16s
my-job-kn6d5   0/1     Error    0          26s
my-job-n2rhz   0/1     Error    0          16s
my-job-plh2s   0/1     Error    0          27s
my-job-rrvwz   0/1     Error    0          25s
[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get job
NAME     COMPLETIONS   DURATION   AGE
my-job   0/6           31s        31s

使用kubectl describe job查看job的描述信息，发现job已经达到重试次数“Warning BackoffLimitExceeded 84s job-controller Job has reached the specified backoff limit”。

注意：backoffLimit重试的次数并不准,backoffLimit重试次数为4次，每次并行为2，所以应该是8次，但是只创建了6个pod就reached the specified backoff limit。

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl describe job my-job 
Name:           my-job
Namespace:      job
Selector:       controller-uid=cbd4c4b9-d31d-420a-a3d7-c3e1680de96c
Labels:         controller-uid=cbd4c4b9-d31d-420a-a3d7-c3e1680de96c
                job-name=my-job
Annotations:    <none>
Parallelism:    2
......
Events:
  Type     Reason                Age    From            Message
  ----     ------                ----   ----            -------
  Normal   SuccessfulCreate      2m15s  job-controller  Created pod: my-job-plh2s
  Normal   SuccessfulCreate      2m15s  job-controller  Created pod: my-job-52xln
  Normal   SuccessfulCreate      2m14s  job-controller  Created pod: my-job-kn6d5
  Normal   SuccessfulCreate      2m13s  job-controller  Created pod: my-job-rrvwz
  Normal   SuccessfulCreate      2m4s   job-controller  Created pod: my-job-9hqwn
  Normal   SuccessfulCreate      2m4s   job-controller  Created pod: my-job-n2rhz
  Warning  BackoffLimitExceeded  84s    job-controller  Job has reached the specified backoff limit

删除job

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl delete job my-job 
job.batch "my-job" deleted
[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get job
No resources found in job namespace.

六.job任务使用示例：计算圆周率

下面使用job任务计算圆周率。

本次用到perl语言，使用perl计算圆周率2000位。先提前拉取perl镜像。

先在worker节点下载perl镜像。

[root@k8scloude2 ~]# docker pull hub.c.163.com/library/perl:latest
[root@k8scloude3 ~]# docker pull hub.c.163.com/library/perl:latest

创建job任务，任务为perl -Mbignum=bpi -wle 'print bpi(2000)使用perl计算圆周率2000位 。

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# cat myjobPI.yaml 
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  creationTimestamp: null
  name: my-job
spec:
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 0
      #"perl -Mbignum=bpi -wle 'print bpi(2000)'"，表示容器将输出2000位精度的圆周率（π）值。
      containers:
      - command:
        - sh
        - -c
        - perl -Mbignum=bpi -wle 'print bpi(2000)'
        image: hub.c.163.com/library/perl
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        name: my-job
        resources: {}
      restartPolicy: Never
status: {}

创建job

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl apply -f myjobPI.yaml 
job.batch/my-job created

查看job及其pod状态

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get job
NAME     COMPLETIONS   DURATION   AGE
my-job   0/1           4s         4s
[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get pod
NAME           READY   STATUS      RESTARTS   AGE
my-job-m89bb   0/1     Completed   0          8s
[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get job
NAME     COMPLETIONS   DURATION   AGE
my-job   1/1           7s         12s

查看pod日志，可以看到PI的值，显示了PI 2000位的数值。

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl logs my-job-m89bb
3.1415926535897932384626433832795028841971693993751058209749445923078164062862089986280348253421170679821480865132823066470938446095505822317253594081284811174502841027019385211055596446229489549303819644288109756659334461284756482337867831652712019091456485669234603486104543266482133936072602491412737245870066063155881748815209209628292540917153643678925903600113305305488204665213841469519415116094330572703657595919530921861173819326117931051185480744623799627495673518857527248912279381830119491298336733624406566430860213949463952247371907021798609437027705392171762931767523846748184676694051320005681271452635608277857713427577896091736371787214684409012249534301465495853710507922796892589235420199561121290219608640344181598136297747713099605187072113499999983729780499510597317328160963185950244594553469083026425223082533446850352619311881710100031378387528865875332083814206171776691473035982534904287554687311595628638823537875937519577818577805321712268066130019278766111959092164201989380952572010654858632788659361533818279682303019520353018529689957736225994138912497217752834791315155748572424541506959508295331168617278558890750983817546374649393192550604009277016711390098488240128583616035637076601047101819429555961989467678374494482553797747268471040475346462080466842590694912933136770289891521047521620569660240580381501935112533824300355876402474964732639141992726042699227967823547816360093417216412199245863150302861829745557067498385054945885869269956909272107975093029553211653449872027559602364806654991198818347977535663698074265425278625518184175746728909777727938000816470600161452491921732172147723501414419735685481613611573525521334757418494684385233239073941433345477624168625189835694855620992192221842725502542568876717904946016534668049886272327917860857843838279679766814541009538837863609506800642251252051173929848960841284886269456042419652850222106611863067442786220391949450471237137869609563643719172874677646575739624138908658326459958133904780275898

删除job

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl delete job my-job 
job.batch "my-job" deleted
[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get job
No resources found in job namespace.

PS：在某些情况下，我们可能希望将超时限制放在任务上，以避免长时间运行或卡死的情况。为此，Job支持一个activeDeadlineSeconds属性，该属性指定了任务的超时时间。如果任务超时，则Kubernetes将自动终止任务。

七.总结

在本文中，我们介绍了Kubernetes Job的基本概念，使用方法，应用实例，包括如何创建和管理一次性任务，需要多次执行的job任务，使用job计算圆周率等。

通过使用Kubernetes Job，您可以轻松地管理一次性任务，从而使集群更加灵活、可靠和高效。