Kubernetes 容器编排与作业管理

Kubernetes 容器编排与作业管理#

一、容器编排（Container Orchestration）#

核心概念#

  • Pod
    最小部署单元，包含 1 个或多个共享网络/存储的容器

  • Deployment
    管理无状态应用的 Pod 副本集（支持滚动更新/回滚）

  • Service
    提供负载均衡和服务发现（ClusterIP/NodePort/LoadBalancer）

  • Ingress
    管理外部 HTTP/HTTPS 流量路由

关键功能#

功能

描述

配置示例

自动调度

基于资源需求和节点亲和性

nodeSelector: {disk: ssd}

自愈能力

自动重启故障容器

restartPolicy: Always

滚动更新

零停机部署

strategy: {type: RollingUpdate}

存储编排

动态挂载持久卷

persistentVolumeClaim: my-pvc

Deployment 配置示例#

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deploy
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.25
        ports:
        - containerPort: 80

二、作业管理（Job Management）#

1. Job（一次性任务）#

运行直到成功完成（退出码为 0）的离散任务

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: data-processing
spec:
  completions: 6     # 需要完成的任务总数
  parallelism: 2     # 同时运行的 Pod 数量
  backoffLimit: 3    # 失败重试次数
  template:
    spec:
      containers:
      - name: processor
        image: data-tool:v3.2
        command: ["python", "/app/process.py"]
      restartPolicy: OnFailure  # 失败时自动重启

2. CronJob（定时执行任务）#

apiVersion: batch/v1
kind: CronJob
metadata:
  name: daily-report
spec:
  schedule: "0 3 * * *"  # 每天 3 点运行
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: report-generator
            image: report-tool:latest
          restartPolicy: OnFailure

关键参数#

参数

作用

示例值

backoffLimit

失败重试次数

3

activeDeadlineSeconds

任务超时时间

3600

successfulJobsHistoryLimit

保留成功 Job 记录数

5

failedJobsHistoryLimit

保留失败 Job 记录数

2

三、容器编排 vs 作业管理对比#

维度

容器编排（Deployment）

作业管理（Job/CronJob）

设计目标

长期运行服务

离散任务执行

生命周期

持续运行

运行到完成/超时

重启策略

Always (默认)

OnFailure/Never

扩缩容机制

HPA 自动扩缩

parallelism 手动控制并发

典型场景

Web 服务/数据库

批处理/定时报表/数据迁移

四、最佳实践#

下面是使用时的推荐的一些最佳配置：

  • 资源限制：为 Job 设置 resources.requests/limits 避免资源竞争。

  • 超时控制：使用 activeDeadlineSeconds 防止任务卡死。

  • 存储分离：Job 中挂载临时卷（emptyDir）避免数据残留。

  • 监控：通过 Prometheus 监控 Job 执行状态和时长。

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