一.系統環境

本文主要基於Kubernetes1.21.9和Linux作業系統CentOS7.4。

伺服器版本	docker軟體版本	Kubernetes(k8s)叢集版本	CPU架構
CentOS Linux release 7.4.1708 (Core)	Docker version 20.10.12	v1.21.9	x86_64

Kubernetes叢集架構：k8scloude1作為master節點，k8scloude2，k8scloude3作為worker節點。

伺服器	作業系統版本	CPU架構	程序	功能描述
k8scloude1/192.168.110.130	CentOS Linux release 7.4.1708 (Core)	x86_64	docker，kube-apiserver，etcd，kube-scheduler，kube-controller-manager，kubelet，kube-proxy，coredns，calico	k8s master節點
k8scloude2/192.168.110.129	CentOS Linux release 7.4.1708 (Core)	x86_64	docker，kubelet，kube-proxy，calico	k8s worker節點
k8scloude3/192.168.110.128	CentOS Linux release 7.4.1708 (Core)	x86_64	docker，kubelet，kube-proxy，calico	k8s worker節點

二.前言

在現代的雲原生應用中，定時任務是一個非常重要的組成部分。Kubernetes提供了一種稱為CronJob的機制，可以讓我們方便地定義和管理定時任務。本文將介紹Kubernetes CronJob的基礎知識以及如何使用它來執行定時任務。

使用CronJob定時任務的前提是已經有一套可以正常執行的Kubernetes叢集，關於Kubernetes(k8s)叢集的安裝部署，可以檢視部落格《Centos7 安裝部署Kubernetes(k8s)叢集》https://www.cnblogs.com/renshengdezheli/p/16686769.html。

三.Kubernetes CronJob簡介

CronJob是Kubernetes中的一種控制器（其他控制器，比如deployment，DaemonSet ，ReplicationController，ReplicaSet ），用於在指定時間間隔內執行一個或多個Pod。類似於Linux下的cron工具，可以幫助我們週期性地執行任務。Kubernetes CronJob使用Cron表示式來指定任務執行時間，這使得它非常靈活且易於使用。

除了CronJob定時任務，kubernetes還存在一次性任務job，詳情請檢視部落格《Kubernetes(k8s)一次性任務：Job》https://www.cnblogs.com/renshengdezheli/p/17450685.html。

四.kubernetes CronJob和Linux crontab對比

熟悉Linux系統的對crontab定時任務應該不陌生，下面看看kubernetes CronJob和Linux crontab兩者差異。

Linux 下的 crontab 和 Kubernetes 下的 CronJob 都是用於執行週期性任務的工具，但它們在實現方式和使用方式上有以下幾點不同：

排程精度：Linux 下的 crontab 支援分鐘級別的排程，而 Kubernetes 下的 CronJob 可以支援到秒級別的排程。
狀態管理：Linux 下的 crontab 只能通過檢視紀錄檔等方式來了解任務的執行情況，而 Kubernetes 下的 CronJob 可以通過 kubectl 工具檢視任務的執行狀態，並且可以對任務進行修改和刪除等操作。
並行控制：Linux 下的 crontab 沒有內建的並行控制機制，如果同一個任務同時被多次觸發，可能會導致資源搶佔。而 Kubernetes 下的 CronJob 可以通過 .spec.concurrencyPolicy 欄位指定任務的並行策略，從而避免資源搶佔的問題。
環境隔離：Linux 下的 crontab 所有任務都執行在同一個環境中，容易出現依賴衝突等問題。而 Kubernetes 下的 CronJob 可以定義多個 Pod 來執行不同的任務，從而實現了任務之間的環境隔離。
縮放性：Linux 下的 crontab 通常只能執行在單臺伺服器上，無法進行水平擴充套件。而 Kubernetes 下的 CronJob 可以執行在多節點的叢集上，並且可以通過水平擴充套件來提高任務的並行度和可用性。

綜上所述，Linux 下的 crontab 和 Kubernetes 下的 CronJob 在功能和使用方式上都有不同，具體使用哪種工具取決於具體的需求和場景。

五.CronJob表示式語法

cronjob類似於Linux 的crontab， cronjob簡寫為cj，檢視cronjob任務。

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

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

檢視建立cronjob的幫助

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl create cj --help
Create a cronjob with the specified name.

Aliases:
cronjob, cj

Examples:
  # Create a cronjob
  kubectl create cronjob my-job --image=busybox --schedule="*/1 * * * *"
  
  # Create a cronjob with command
  kubectl create cronjob my-job --image=busybox --schedule="*/1 * * * *" -- date
......
Usage:
  kubectl create cronjob NAME --image=image --schedule='0/5 * * * ?' -- [COMMAND] [args...] [flags] [options]

Use "kubectl options" for a list of global command-line options (applies to all commands).

CronJob表示式由五個欄位組成，分別代表分鐘、小時、日、月、周幾。每個欄位可以是以下任何值：

單個數位：例如5表示第5分鐘或5月份。
逗號分隔的數位列表：例如5,15,25表示第5、15和25分鐘。
連續的數位範圍：例如10-15表示從第10分鐘到第15分鐘。
星號（*）：表示匹配該欄位的所有值。例如在分鐘欄位上使用星號表示每分鐘執行任務。
斜槓（/）：表示步長值。例如在分鐘欄位上使用"*/3"表示每隔3分鐘執行一次任務。

CronJob表示式範例：

每小時執行：0 * * * *
每天晚上10點執行：0 22 * * *
每週一早上6點執行：0 6 * * 1
每2分鐘執行一次任務： */2 * * * *

六.建立CronJob定時任務

生成cronjob的yaml檔案，--schedule="*/1 * * * *" 表示每分鐘執行一次，執行的命令為：-- sh -c "date;sleep 10"列印當前日期和休眠10秒鐘。

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl create cronjob my-cronjob --image=busybox --schedule="*/1 * * * *" --dry-run=client -o yaml -- sh -c "date;sleep 10" >cronjob.yaml

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# cat cronjob.yaml 
apiVersion: batch/v1
kind: CronJob
metadata:
  creationTimestamp: null
  name: my-cronjob
spec:
  jobTemplate:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      name: my-cronjob
    spec:
      template:
        metadata:
          creationTimestamp: null
        spec:
          containers:
          - command:
            - sh
            - -c
            - date;sleep 10
            image: busybox
            name: my-cronjob
            resources: {}
          restartPolicy: OnFailure
  schedule: '*/1 * * * *'
status: {}

修改yaml檔案，功能為：建立一個名為my-cronjob的Kubernetes CronJob定時任務，使用 busybox 映象作為容器映象，執行每分鐘一次的定時任務，任務是date;sleep 10列印當前日期和休眠10秒鐘。

schedule:*/1 * * * *：表示每分鐘執行一次作業。

restartPolicy: OnFailure：在容器執行失敗時重新啟動容器。

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# vim cronjob.yaml 

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# cat cronjob.yaml 
apiVersion: batch/v1
kind: CronJob
metadata:
  creationTimestamp: null
  name: my-cronjob
spec:
  jobTemplate:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      name: my-cronjob
    spec:
      template:
        metadata:
          creationTimestamp: null
        spec:
          #當需要關閉容器時，立即殺死容器而不等待預設的30秒優雅停機時長。
          terminationGracePeriodSeconds: 0
          containers:
          - command:
            - sh
            - -c
            - date;sleep 10
            image: busybox
            #imagePullPolicy: IfNotPresent：表示如果本地已經存在該映象，則不重新下載；否則從遠端 Docker Hub 下載該映象
            imagePullPolicy: IfNotPresent
            name: my-cronjob
            resources: {}
          #restartPolicy: OnFailure：在容器執行失敗時重新啟動容器。  
          restartPolicy: OnFailure
  #表示每分鐘執行一次作業。        
  schedule: '*/1 * * * *'
status: {}

建立cronjob並檢視

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

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get cj
NAME         SCHEDULE      SUSPEND   ACTIVE   LAST SCHEDULE   AGE
my-cronjob   */1 * * * *   False     0        <none>          4s

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

現在開始觀察pod狀態，使用watch每 0.5 秒執行一次 kubectl get pod 命令，實時檢視 Kubernetes 叢集中 Pod 的狀態資訊。可以發現由於sleep 10，所以每個pod執行10秒之後status由running變為Completed。

#每 0.5 秒執行一次 `kubectl get pod` 命令
[root@k8scloude1 jobandcronjob]# watch -n .5 'kubectl get pod'

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get pod
NAME                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
my-cronjob-27406765-xk2v7   1/1     Running   0          9s

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# watch -n .5 'kubectl get pod'

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get pod

NAME                        READY   STATUS      RESTARTS   AGE
my-cronjob-27406765-xk2v7   0/1     Completed   0          70s
my-cronjob-27406766-7gbjc   1/1     Running     0          10s

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get pod
NAME                        READY   STATUS      RESTARTS   AGE
my-cronjob-27406765-xk2v7   0/1     Completed   0          76s
my-cronjob-27406766-7gbjc   0/1     Completed   0          16s

刪除cronjob

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

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

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

七.建立具有超時時間的CronJob定時任務

剛才建立的cronjob，每個pod會執行10s（sleep 10）,有的pod可能會執行很長時間，我們可以使用activeDeadlineSeconds引數限制pod最多執行多長時間。activeDeadlineSeconds 用於指定 Pod 最大的執行時間。如果一個 Pod 已經執行了超過這個時間，Kubernetes 會強制將其終止刪除。

修改yaml檔案，新增activeDeadlineSeconds: 5：設定了 Pod 最大執行時間為 5 秒，如果超過這個時間就會被 Kubernetes 強制刪除。

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# vim cronjob.yaml 

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# cat cronjob.yaml 
apiVersion: batch/v1
kind: CronJob
metadata:
  creationTimestamp: null
  name: my-cronjob
spec:
  jobTemplate:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      name: my-cronjob
    spec:
      #activeDeadlineSeconds: 5：設定了 Pod 最大執行時間為 5 秒，如果超過這個時間就會被 Kubernetes 強制刪除。
      activeDeadlineSeconds: 5
      template:
        metadata:
          creationTimestamp: null
        spec:
          #當需要關閉容器時，立即殺死容器而不等待預設的30秒優雅停機時長。
          terminationGracePeriodSeconds: 0
          containers:
          - command:
            - sh
            - -c
            - date;sleep 10
            image: busybox
            imagePullPolicy: IfNotPresent
            name: my-cronjob
            resources: {}
          #restartPolicy: OnFailure：在容器執行失敗時重新啟動容器。  
          restartPolicy: OnFailure
  #表示每分鐘執行一次作業。        
  schedule: '*/1 * * * *'
status: {}

建立cronjob

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

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get cj
NAME         SCHEDULE      SUSPEND   ACTIVE   LAST SCHEDULE   AGE
my-cronjob   */1 * * * *   False     0        <none>          6s

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

現在開始觀察pod狀態，使用watch每 0.5 秒執行一次 kubectl get pod 命令，實時檢視 Kubernetes 叢集中 Pod 的狀態資訊。可以發現每一分鐘執行一次定時任務「*/1 * * * *」，sleep 10超過5秒，pod執行5秒之後被強制刪除。

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# watch -n .5 'kubectl get pod'

[root@k8scloude1 jobandcronjob]# kubectl get pod
NAME                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
my-cronjob-27406771-vskpb   1/1     Running   0          3s

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

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

刪除cronjob

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

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

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

八.總結

本文介紹了Kubernetes CronJob定時任務的語法，如何建立cronjob定時任務，以及建立具有超時時間的cronjob。

Kubernetes CronJob為容器化環境提供了非常便利的任務排程功能，可以幫助我們自動化許多常見的週期性任務。

Kubernetes(k8s)定時任務：CronJob