之前介绍了 Kubernetes 中用于长期提供服务的 ReplicaSet、Deployment、StatefulSet和 DaemonSet等资源，但是作为一个容器编排引擎，任务和定时任务的支持是一个必须要支持的功能。

Kubernetes 中使用 Job 和 CronJob 两个资源分别提供了一次性任务和定时任务的特性，这两种对象也使用控制器模型来实现资源的管理，我们在这篇文章种就会介绍它们的实现原理。

概述

Kubernetes 中的 Job 可以创建并且保证一定数量 Pod 的成功停止，当 Job 持有的一个 Pod 对象成功完成任务之后，Job 就会记录这一次 Pod 的成功运行；当一定数量的Pod 的任务执行结束之后，当前的 Job 就会将它自己的状态标记成结束。

上述图片中展示了一个 spec.completions=3 的任务的状态随着 Pod 的成功执行而更新和迁移状态的过程，从图中我们能比较清楚的看到 Job 和 Pod 之间的关系，假设我们有一个用于计算圆周率的如下任务：

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: pi
spec:
  completions: 10
  parallelism: 5
  template:
    spec:
      containers:
      - name: pi
        image: perl
        command: ["perl",  "-Mbignum=bpi", "-wle", "print bpi(2000)"]
      restartPolicy: Never
  backoffLimit: 4

YAML

当我们在 Kubernetes 中创建上述任务时，使用 kubectl 能够观测到以下的信息：

$ k apply -f job.yaml
job.batch/pi created
 
$ kubectl get job --watch
NAME  COMPLETIONS   DURATION   AGE
pi    0/10          1s         1s
pi    1/10          36s        36s
pi    2/10          46s        46s
pi    3/10          54s        54s
pi    4/10          60s        60s
pi    5/10          65s        65s
pi    6/10          90s        90s
pi    7/10          99s        99s
pi    8/10          104s       104s
pi    9/10          107s       107s
pi    10/10         109s       109s

Bash

由于任务 pi 在配置时指定了 spec.completions=10，所以当前的任务需要等待 10 个 Pod 的成功执行，另一个比较重要的 spec.parallelism=5 表示最多有多少个并发执行的任务，如果 spec.parallelism=1 那么所有的任务都会依次顺序执行，只有前一个任务执行成功时，后一个任务才会开始工作。

每一个 Job 对象都会持有一个或者多个 Pod，而每一个 CronJob 就会持有多个 Job 对象，CronJob 能够按照时间对任务进行调度，它与 crontab 非常相似，我们可以使用 Cron 格式快速指定任务的调度时间：

apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: pi
spec:
  schedule: "*/1 * * * *"
  jobTemplate:
    spec:
      completions: 2
      parallelism: 1
      template:
        spec:
          containers:
          - name: pi
            image: perl
            command: ["perl",  "-Mbignum=bpi", "-wle", "print bpi(2000)"]
          restartPolicy: OnFailure

YAML

上述的 CronJob 对象被创建之后，每分钟都会创建一个新的 Job 对象，所有的 CronJob 创建的任务都会带有调度时的时间戳，例如：pi-1551660600 和 pi-1551660660 两个任务：

$ k get cronjob --watch
NAME   SCHEDULE      SUSPEND   ACTIVE   LAST SCHEDULE   AGE
pi    */1 * * * *    False     0                  3s
pi    */1 * * * *    False     1        1s              7s
$ k get job --watch
NAME            COMPLETIONS   DURATION   AGE
pi-1551660600   0/3   0s    0s
pi-1551660600   1/3   16s   16s
pi-1551660600   2/3   31s   31s
pi-1551660600   3/3   44s   44s
pi-1551660660   0/3         1s
pi-1551660660   0/3   1s    1s
pi-1551660660   1/3   14s   14s
pi-1551660660   2/3   28s   28s
pi-1551660660   3/3   42s   43s

Bash

CronJob 中保存的任务其实是有上限的，spec.successfulJobsHistoryLimit 和 spec.failedJobsHistoryLimit 分别记录了能够保存的成功或者失败的任务上限，超过这个上限的任务都会被删除，默认情况下这两个属性分别为 spec.successfulJobsHistoryLimit=3 和 spec.failedJobsHistoryLimit=1。

任务

Job 遵循 Kubernetes 的控制器模式进行设计，在发生需要监听的事件时，Informer 就会调用控制器中的回调将需要处理的资源 Job 加入队列，而控制器持有的工作协程就会处理这些任务。

用于处理 Job 资源的 JobController 控制器会监听 Pod 和 Job 这两个资源的变更事件，而资源的同步还是需要运行 syncJob 方法。

总结

Job 作为 Kubernetes 中用于处理任务的资源，与其他的资源没有太多的区别，它也使用 Kubernetes 中常见的控制器模式，监听 Informer 中的事件并运行 syncHandler 同步任务

而 CronJob 由于其功能的特殊性，每隔 10s 会从 apiserver 中取出资源并进行检查是否应该触发调度创建新的资源，需要注意的是 CronJob 并不能保证在准确的目标时间执行，执行会有一定程度的滞后。

两个控制器的实现都比较清晰，只是边界条件比较多，分析其实现原理时一定要多注意。