Ресурсы рабочей нагрузки

• 1: DaemonSet
• 2: CronJob

1 - DaemonSet

DaemonSet гарантирует, что на всех (или некоторых) узлах запущена копия Пода. При добавлении узлов в кластер Поды автоматически добавляются на них. При удалении узлов из кластера эти Поды удаляются сборщиком мусора. Удаление DaemonSet приведёт к удалению всех созданных им Подов.

Типичные случаи использования DaemonSet:

• запуск демона кластерного хранилища на каждом узле
• запуск демона сбора логов на каждом узле
• запуск демона мониторинга узлов на каждом узле

В простом случае для каждого типа демона используется один DaemonSet, охватывающий все узлы. В более сложных конфигурациях может использоваться несколько DaemonSet для одного типа демона, но с разными флагами и/или разными запросами памяти и CPU для различных типов оборудования.

Написание спецификации DaemonSet

Создание DaemonSet

DaemonSet можно описать в YAML-файле. Например, файл daemonset.yaml ниже описывает DaemonSet, запускающий Docker-образ fluentd-elasticsearch:

controllers/daemonset.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: fluentd-elasticsearch
  namespace: kube-system
  labels:
    k8s-app: fluentd-logging
spec:
  selector:
    matchLabels:
      name: fluentd-elasticsearch
  template:
    metadata:
      labels:
        name: fluentd-elasticsearch
    spec:
      tolerations:
      # these tolerations are to have the daemonset runnable on control plane nodes
      # remove them if your control plane nodes should not run pods
      - key: node-role.kubernetes.io/control-plane
        operator: Exists
        effect: NoSchedule
      - key: node-role.kubernetes.io/master
        operator: Exists
        effect: NoSchedule
      containers:
      - name: fluentd-elasticsearch
        image: quay.io/fluentd_elasticsearch/fluentd:v5.0.1
        resources:
          limits:
            memory: 200Mi
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 200Mi
        volumeMounts:
        - name: varlog
          mountPath: /var/log
      # it may be desirable to set a high priority class to ensure that a DaemonSet Pod
      # preempts running Pods
      # priorityClassName: important
      terminationGracePeriodSeconds: 30
      volumes:
      - name: varlog
        hostPath:
          path: /var/log

Создание DaemonSet на основе YAML-файла:

kubectl apply -f https://k8s.io/examples/controllers/daemonset.yaml

Обязательные поля

Как и для любой другой конфигурации Kubernetes, DaemonSet требует наличия полей apiVersion, kind и metadata. Общую информацию о работе с конфигурационными файлами см. в разделах запуск stateless-приложений и управление объектами с помощью kubectl.

Имя объекта DaemonSet должно быть допустимым DNS-именем поддомена.

DaemonSet также требует наличия секции .spec.

Шаблон Пода

Поле .spec.template является одним из обязательных полей в .spec.

Поле .spec.template представляет собой шаблон Пода. Оно имеет точно такую же схему, как и Под, за исключением того, что является вложенным и не имеет полей apiVersion и kind.

Помимо обязательных полей для Пода, шаблон Пода в DaemonSet должен указывать соответствующие метки (см. селектор Подов).

Шаблон Пода в DaemonSet должен иметь RestartPolicy, равную Always, или не указывать её, что по умолчанию означает Always.

Селектор Подов

Поле .spec.selector является селектором Подов. Оно работает так же, как .spec.selector у Job.

Необходимо указать селектор Подов, который соответствует меткам в .spec.template. Также, после создания DaemonSet, его .spec.selector не может быть изменён. Изменение селектора Подов может привести к непреднамеренному осиротению Подов, что может запутать пользователей.

Поле .spec.selector представляет собой объект, состоящий из двух полей:

• matchLabels — работает так же, как .spec.selector у ReplicationController.
• matchExpressions — позволяет создавать более сложные селекторы, указывая ключ, список значений и оператор, связывающий ключ и значения.

Когда указаны оба поля, результат объединяется по логическому И (AND).

Поле .spec.selector должно соответствовать .spec.template.metadata.labels. Конфигурация с несовпадающими значениями будет отклонена API.

Запуск Подов на выбранных узлах

Если указано поле .spec.template.spec.nodeSelector, контроллер DaemonSet будет создавать Поды на узлах, соответствующих этому селектору узлов. Аналогично, если указано поле .spec.template.spec.affinity, контроллер DaemonSet будет создавать Поды на узлах, соответствующих этим правилам совместного существования (node affinity). Если ни одно из полей не указано, контроллер DaemonSet будет создавать Поды на всех узлах.

Как планируются Поды демонов

DaemonSet может использоваться для обеспечения того, чтобы все подходящие узлы запускали копию Пода. Контроллер DaemonSet создаёт Под для каждого подходящего узла и добавляет поле spec.affinity.nodeAffinity в Под для соответствия целевому хосту. После создания Пода обычно управление берёт на себя планировщик по умолчанию, который привязывает Под к целевому хосту, устанавливая поле .spec.nodeName. Если новый Под не помещается на узле, планировщик по умолчанию может вытеснить (evict) некоторые из существующих Подов на основе приоритета нового Пода.

Пользователь может указать другой планировщик для Подов DaemonSet'а, установив поле .spec.template.spec.schedulerName у DaemonSet.

Исходная привязка к узлам, указанная в поле .spec.template.spec.affinity.nodeAffinity (если указана), учитывается контроллером DaemonSet при оценке подходящих узлов, но заменяется в созданном Поде на привязку к узлу, соответствующую имени подходящего узла.

nodeAffinity:
  requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
    nodeSelectorTerms:
    - matchFields:
      - key: metadata.name
        operator: In
        values:
        - target-host-name

Ограничения (taints) и допуски (tolerations)

Контроллер DaemonSet автоматически добавляет набор допусков (tolerations) к Подам DaemonSet'а:

Вы также можете добавить собственные допуски (tolerations) к Подам DaemonSet'а, определив их в шаблоне Пода DaemonSet'a.

Поскольку контроллер DaemonSet автоматически устанавливает допуск node.kubernetes.io/unschedulable:NoSchedule, Kubernetes может запускать Поды DaemonSet'а на узлах, помеченных как непланируемые.

Если вы используете DaemonSet для предоставления важной функции уровня узла, такой как сеть в кластере, будет полезным, если Kubernetes разместит Поды DaemonSet'а на узлах до того, как они будут готовы. Например, без этого специального допуска вы можете оказаться в тупиковой ситуации, когда узел не помечен как готовый, потому что сетевой плагин там не запущен, и в то же время сетевой плагин не запущен на этом узле, потому что узел ещё не готов.

Взаимодействие с Подами демонов

Некоторые возможные паттерны взаимодействия с Подами в DaemonSet'е:

• Push: Поды в DaemonSet'е настроены на отправку обновлений в другой сервис, например, в базу данных статистики. У них нет клиентов.
• IP узла и известный порт: Поды в DaemonSet могут использовать hostPort, чтобы быть доступными по IP-адресам узлов. Клиенты каким-либо образом знают список IP-адресов узлов и знают порт благодаря предварительному соглашению.
  • DNS: Создайте headless-сервис с тем же селектором Подов, а затем обнаруживайте DaemonSet'ы, используя ресурс endpoints или получая несколько A-записей из DNS.
• Service: Создайте сервис с тем же селектором Подов и используйте сервис для доступа к демону на случайном узле. Используйте политику внутреннего трафика сервиса (Service Internal Traffic Policy) для ограничения Подами на том же узле.

Обновление DaemonSet

При изменении меток узлов DaemonSet оперативно добавит Поды на узлы, которые теперь соответствуют условиям, и удалит Поды с узлов, которые больше не соответствуют.

Вы можете изменять Поды, созданные DaemonSet'ом. Однако Поды не позволяют обновлять все поля. Кроме того, контроллер DaemonSet будет использовать исходный шаблон при следующем создании узла (даже с тем же именем).

Вы можете удалить DaemonSet. Если указать --cascade=orphan с kubectl, то Поды останутся на узлах. Если впоследствии создать новый DaemonSet с тем же селектором, новый DaemonSet примет существующие Поды. Если какие-либо Поды требуют замены, DaemonSet заменит их в соответствии со своей updateStrategy.

Вы можете выполнить плавное обновление (rolling update) DaemonSet'а.

Альтернативы DaemonSet

Init-скрипты

Безусловно, можно запускать процессы-демоны напрямую на узле (например, используя init, upstartd или systemd). Это вполне допустимо. Однако есть несколько преимуществ запуска таких процессов через DaemonSet:

• Возможность мониторинга и управления логами демонов так же, как и приложений.
• Один и тот же язык конфигурации и инструменты (например, шаблоны Подов, kubectl) для демонов и приложений.
• Запуск демонов в контейнерах с ограничениями ресурсов повышает изоляцию между демонами и контейнерами приложений. Однако этого также можно достичь, запуская демоны в контейнере, но не в Поде.

Обычные Поды (Bare Pods)

Можно создавать Поды напрямую, указывая конкретный узел для запуска. Однако DaemonSet заменяет Поды, которые были удалены или завершены по любой причине, например, в случае сбоя узла или из-за последствий таких операций по обслуживанию узла, как обновление ядра. По этой причине следует использовать DaemonSet вместо создания отдельных Подов.

Статические Поды

Можно создавать Поды, записывая файл в определённый каталог, отслеживаемый Kubelet. Такие Поды называются статическими Подами. В отличие от DaemonSet, статическими Подами нельзя управлять с помощью kubectl или других клиентов Kubernetes API. Статические Поды не зависят от apiserver, что делает их полезными в сценариях первичной загрузки кластера. Также статические Поды могут быть объявлены устаревшими в будущем.

Deployment'ы

DaemonSet'ы похожи на Deployment'ы тем, что оба создают Поды, и эти Поды содержат процессы, которые не должны завершаться (например, веб-серверы, серверы хранения).

Используйте Deployment для stateless-сервисов, таких как фронтенд-приложения, где важнее масштабировать вверх и вниз количества реплик и развёртывать обновления, чем контролировать то, на каком именно хосте

запускается Под. Используйте DaemonSet, когда важно, чтобы копия Пода всегда работала на всех или определённых хостах, если DaemonSet предоставляет функциональность уровня узла, позволяющую другим Подам корректно работать на этом конкретном узле.

Например, сетевые плагины часто включают компонент, работающий как DaemonSet. Компонент DaemonSet обеспечивает работу кластерной сети на узле, где он запущен.

Что дальше

• Узнайте больше о Подах:
  • Узнайте о статических Подах, которые полезны для запуска компонентов управляющего слоя (control plane) Kubernetes.
• Узнайте, как использовать DaemonSet'ы:
  • Выполнение плавного обновления (rolling update) DaemonSet.
  • Выполнение отката DaemonSet (например, если развёртывание прошло не так, как ожидалось).
• Узнайте, как Kubernetes назначает Поды на узлы.
• Узнайте о плагинах устройств и дополнениях, которые часто работают как DaemonSet'ы.
• DaemonSet является ресурсом верхнего уровня в Kubernetes REST API. Прочитайте определение объекта DaemonSet, чтобы понять API для DaemonSet'ов.

2 - CronJob

CronJob создает задания (Jobs), которые повторяются по расписанию.

CronJob предназначен для выполнения регулярных заданий по расписанию, таких как резервное копирование, создание отчетов, и так далее. Один CronJob объект — это как одна строка файла crontab (cron table) в Unix-системе. Он периодически запускает задание по заданному расписанию, составленному в формате формате Cron.

У CronJob'a есть свои ограничения и особенности. Например, при определенных обстоятельствах один CronJob может создавать несколько параллельных заданий. См. раздел Ограничения ниже.

Когда управляющий слой (control plane) создает новые задания и (косвенно) поды для CronJob'а, поле .metadata.name в CronJob является частью основы для наименования этих подов. Имя CronJob должно быть действительным значением поддомена DNS, но это может привести к неожиданным результатам для имен хостов подов. Для наилучшей совместимости имя должно соответствовать более строгим правилам имен меток DNS. Даже если имя является поддоменом DNS, оно не должно превышать 52 символов. Это связано с тем, что контроллер CronJob автоматически добавляет 11 символов к указанному вами имени и существует ограничение на то, что длина имени задания (Job) не должна превышать 63 символа.

Пример

Этот пример манифеста CronJob печатает текущее время и сообщение hello каждую минуту:

application/job/cronjob.yaml

apiVersion: batch/v1
kind: CronJob
metadata:
  name: hello
spec:
  schedule: "* * * * *"
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: hello
            image: busybox:1.28
            imagePullPolicy: IfNotPresent
            command:
            - /bin/sh
            - -c
            - date; echo Hello from the Kubernetes cluster
          restartPolicy: OnFailure

(Выполнение автоматических заданий с помощью CronJob более подробно рассматривает этот пример.)

Написание спецификации CronJob'a

Синтаксис расписания

Поле .spec.schedule является обязательным. Значение этого поля соответствует синтаксису Cron:

# ┌───────────── минута (0 - 59)
# │ ┌───────────── час (0 - 23)
# │ │ ┌───────────── день месяца (1 - 31)
# │ │ │ ┌───────────── месяц (1 - 12)
# │ │ │ │ ┌───────────── день недели (0 - 6) (воскресенье - суббота)
# │ │ │ │ │                                   ИЛИ sun, mon, tue, wed, thu, fri, sat
# │ │ │ │ │
# * * * * *

Например, 0 0 13 * 5 указывает, что задание должно запускаться каждую пятницу в полночь, а также 13 числа каждого месяца в полночь.

Формат также включает расширенные значения шагов "Vixie cron". Как объясняется в инструкции для FreeBSD:

Значения шагов можно использовать в сочетании с диапазонами. Если после диапазона указать /<число>, то это означает пропуск значения числа в диапазоне. Например, 0-23/2 можно использовать, чтобы указать выполнение команды каждый второй час (альтернативой в стандарте V7 является 0,2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22). Шаги также разрешены после звездочки, так что если нужно указать "каждые два часа", можно использовать */2.

Помимо стандартного синтаксиса можно также использовать макросы вроде @monthly:

Для создания CronJob-расписания можно также использовать такие веб-инструменты, как crontab.guru.

Шаблон задания

Поле .spec.jobTemplate определяет шаблон для заданий, которые создает CronJob, и является обязательным. Он имеет точно такой же вид, как и Job, за исключением того, что является вложенным и не имеет полей apiVersion и kind. Можно указать типичные метаданные для шаблонных заданий (Jobs), такие как метки или аннотации. О том, как написать .spec для Job, см. Написание спецификации Job.

Дедлайн задержки начала задания

Поле .spec.startingDeadlineSeconds является необязательным. В этом поле задается крайний срок (в целых секундах) для запуска задания (Job), если оно по какой-либо причине не успевает к назначенному времени.

Если дедлайн пропущен, CronJob пропускает этот вызов задания (последующие выполнения по-прежнему запланированы). Например, если задание резервного копирования выполняется дважды в день, можно разрешить ему запускаться с опозданием до 8 часов, но не позже, поскольку резервная копия, сделанная позже, не будет полезной: лучше дождаться следующего запуска по расписанию.

Задания, которые не успели выполниться в установленный срок, Kubernetes рассматривает как неудачные. Если не указать startingDeadlineSeconds для CronJob, то задания не будут иметь дедлайн.

Если поле .spec.startingDeadlineSeconds установлено (не является нулевым), контроллер CronJob измеряет время между моментом, когда задание должно быть создано, и реальным временем. Если разница превышает указанный предел, он пропустит этот вызов задания.

Например, если установлено значение 200, задание может быть создано в период до 200 секунд позже фактического расписания.

Политика параллелизма (concurrency policy)

Поле .spec.concurrencyPolicy также является необязательным. Оно определяет, как обращаться с одновременным выполнением заданий, созданных этим CronJob. В этой спецификации может быть указана только одна из следующих политик параллелизма:

• Allow (по умолчанию): CronJob разрешает одновременное выполнение заданий.
• Forbid: CronJob не разрешает одновременное выполнение заданий; если пришло время для выполнения нового задания, а предыдущее еще не завершилось, CronJob пропускает новое задание.
• Replace: Если пришло время для выполнения нового задания, а предыдущее еще не завершилось, CronJob заменит текущее задание на новое.

Заметьте, что принцип параллелизма применяется только к заданиям, созданным одним и тем же Cronjob'ом. Если есть несколько CronJob'ов, их соответствующие задания всегда могут выполняться одновременно.

Остановка выполнения заданий по расписанию

Можно приостановить выполнение CronJob-заданий, присвоив необязательному полю .spec.suspend значение true. По умолчанию это поле имеет значение false.

Эта настройка не влияет на задания, которые уже были запущены CronJob'ом.

Если установить это поле как true, все последующие выполнения будут приостановлены (они остаются запланированными, но CronJob-контроллер не запускает задания для выполнения), пока вы не отмените приостановку CronJob'a.

Лимиты на историю заданий

Поля .spec.successfulJobsHistoryLimit и .spec.failedJobsHistoryLimit являются необязательными. В этих полях указывается, сколько завершенных и неудачных заданий должно быть сохранено в истории. По умолчанию они установлены на 3 и 1 соответственно. Установка предела в 0 будет означать, что никакие задания соответствующего типа не сохранятся после их завершения.

Другой способ автоматической очистки заданий см. в разделе Автоматическая очистка завершенных заданий.

Часовые пояса

Для CronJob'a, в которых не указан часовой пояс, kube-controller-manager интерпретирует расписания относительно своего локального часового пояса.

Можно указать часовой пояс для CronJob'a, присвоив .spec.timeZone имя действительного часового пояса. Например, установка .spec.timeZone: "Etc/UTC" инструктирует Kubernetes интерпретировать расписание относительно всемирного координированного времени.

База данных часовых поясов из стандартной библиотеки Go включена в бинарные файлы и используется в качестве запасного варианта на случай, если внешняя база данных недоступна в системе.

Ограничения CronJob

Неподдерживаемая спецификация TimeZone

Установка часового пояса с помощью переменных CRON_TZ или TZ в .spec.schedule не поддерживается официально (и никогда не поддерживалась).

Начиная с Kubernetes 1.29, если попытаться задать расписание, включающее спецификацию часового пояса TZ или CRON_TZ, Kubernetes не сможет создать ресурс, выдав ошибку валидации. Обновления для CronJobs, уже использующих TZ или CRON_TZ, будут продолжать выдавать предупреждение клиенту.

Модификация задания CronJob

По своей структуре CronJob содержит шаблон для новых заданий. Если изменить существующее задание CronJob, внесенные изменения будут применены к новым заданиям, которые начнут выполняться после завершения модификации. Задания (и их поды), которые уже были запущены, продолжат выполняться без изменений. То есть CronJob не обновляет существующие задания, даже если они остаются запущенными.

Создание заданий

CronJob создает объект задания (Job) примерно один раз за время выполнения своего расписания. Расписание является приблизительным, поскольку есть определенные обстоятельства, при которых могут быть созданы два задания или не создано ни одного. Kubernetes старается избегать таких ситуаций, но не может полностью предотвратить их. Поэтому задания, которые вы определяете, должны быть идемпотентными.

Если в поле startingDeadlineSeconds задано большое значение или оно не определено (по умолчанию), а также при условии, что concurrencyPolicy имеет значение Allow, задания всегда будут выполняться по крайней мере один раз.

Для каждого задания CronJob контроллер проверяет, сколько расписаний он пропустил за время, прошедшее с последнего расписания до настоящего момента. Если пропущено более 100 расписаний, то задание не запускается и фиксируется ошибка.

Cannot determine if job needs to be started. Too many missed start time (> 100). Set or decrease .spec.startingDeadlineSeconds or check clock skew.

Важно отметить, что если поле startingDeadlineSeconds установлено (не равно nil), контроллер считает, сколько пропущенных заданий произошло с момента значения startingDeadlineSeconds до настоящего момента, а не с момента последнего запланированного задания до настоящего момента. Например, если startingDeadlineSeconds равно 200, контроллер подсчитывает, сколько пропущенных заданий произошло за последние 200 секунд.

Задание CronJob считается пропущенным, если оно не было создано в запланированное время. Например, если для concurrencyPolicy установлено значение Forbid, и CronJob пытался быть запланирован, когда предыдущее расписание еще выполнялось, то он будет считаться пропущенным.

Например, предположим, что задание CronJob настроено на планирование нового задания каждую минуту, начиная с 08:30:00, а его поле поле startingDeadlineSeconds не установлено. Если контроллер CronJob не функционирует с 08:29:00 до 10:21:00, задание не будет запущено, так как количество пропущенных заданий, которые не успели выполнить свое расписание, больше 100.

Чтобы подробнее проиллюстрировать эту концепцию, предположим, что задание CronJob настроено на планирование нового задания каждую одну минуту, начиная с 08:30:00, и его параметр startingDeadlineSeconds установлен на 200 секунд. Если контроллер CronJob вдруг не функционирует в течение того же периода, что и в предыдущем примере (с 08:29:00 по 10:21:00), задание все равно начнется в 10:22:00. Это происходит потому, что контроллер в данном случае проверяет, сколько пропущенных запланированных заданий было за последние 200 секунд (т. е. 3 пропущенных расписания), а не с момента последнего запланированного времени до настоящего момента.

CronJob отвечает только за создание заданий (Jobs), соответствующих его расписанию, а задание, в свою очередь, отвечает за управление подами, которые оно представляет.

Что дальше

• Ознакомьтесь с Подами и Заданиями — двумя концепциями, на которые опираются CronJobs.
• Ознакомьтесь с подробным форматом полей CronJob .spec.schedule.
• Для инструкции по созданию и работе с CronJob, а также для примера CronJob-манифеста см. раздел Выполнение автоматизированных задач с помощью CronJob.
• CronJob является частью Kubernetes REST API. Для получения более подробной информации прочтите справочник по CronJob API.