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k8s主要控制器简述（二）DaemonSet|Job|CronJob

article 2025/3/25 20:00:18

在 Kubernetes 中，DaemonSet、Job 和 CronJob 是三种常用的工作负载控制器，分别用于不同的场景。以下是它们的详细介绍和示例。

1. DaemonSet

DaemonSet 用于确保每个节点（或符合特定条件的节点）上都运行一个 Pod 的副本。它通常用于部署系统级别的守护进程，例如日志收集器、监控代理或网络插件。

特点

每个节点一个 Pod：确保每个节点上都有且只有一个 Pod 副本。
自动扩展：当新节点加入集群时，DaemonSet 会自动在新节点上创建 Pod。
节点选择器：可以通过 nodeSelector 或 affinity 选择特定节点运行 Pod。
适合场景：部署节点级别的守护进程。

示例

以下是一个 DaemonSet 的示例，用于在每个节点上运行一个日志收集器（Fluentd）：

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: fluentd
  namespace: kube-system
  labels:
    k8s-app: fluentd-logging
spec:
  selector:
    matchLabels:
      name: fluentd
  template:
    metadata:
      labels:
        name: fluentd
    spec:
      containers:
      - name: fluentd
        image: fluent/fluentd:latest
        resources:
          limits:
            memory: 200Mi
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 200Mi
        volumeMounts:
        - name: varlog
          mountPath: /var/log
      volumes:
      - name: varlog
        hostPath:
          path: /var/log

解释：

这个 DaemonSet 会在每个节点上运行一个 Fluentd Pod，用于收集节点上的日志。
hostPath 卷将节点的 /var/log 目录挂载到 Pod 中，以便 Fluentd 可以访问日志文件。

2. Job

Job 用于运行一次性任务。它会创建一个或多个 Pod，并确保这些 Pod 成功完成任务。如果 Pod 失败，Job 会重新创建 Pod，直到任务成功完成或达到重试次数限制。

特点

一次性任务：适合运行批处理任务或一次性任务。
任务完成：任务完成后，Pod 不会自动删除，除非手动清理。
并行性：可以通过 parallelism 和 completions 字段控制任务的并行度和完成次数。
适合场景：数据处理、备份、测试等一次性任务。

示例

以下是一个 Job 的示例，用于运行一个简单的批处理任务：

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

解释：

这个 Job 会运行一个 Perl 脚本，计算 π 的值到 2000 位小数。
restartPolicy: Never 表示任务完成后 Pod 不会重启。
backoffLimit: 4 表示任务失败后最多重试 4 次。

3. CronJob

CronJob 是基于 Job 的扩展，用于定期运行任务。它类似于 Linux 中的 Cron 任务，可以按照指定的时间表执行 Job。

特点

定时任务：按照 Cron 格式的时间表执行任务。
基于 Job：每次执行时创建一个 Job。
适合场景：定期备份、数据清理、定时报告等周期性任务。

示例

以下是一个 CronJob 的示例，用于每天凌晨 3 点运行一次数据备份任务：

apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: backup
spec:
  schedule: "0 3 * * *"
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: backup
            image: busybox
            args:
            - /bin/sh
            - -c
            - tar czf /backup/data-$(date +%Y%m%d).tar.gz /data
          restartPolicy: OnFailure

解释：

schedule: "0 3 * * *" 表示每天凌晨 3 点执行任务。（分时日月周）
jobTemplate 定义了每次执行时创建的 Job。
这个任务会使用 busybox 镜像，将 /data 目录打包备份，并保存为 /backup/data-YYYYMMDD.tar.gz。

4. 对比总结

特性	DaemonSet	Job	CronJob
用途	在每个节点上运行守护进程	运行一次性任务	定期运行任务
Pod 生命周期	长期运行	任务完成后停止	每次执行时创建 Job，任务完成后停止
并行性	每个节点一个 Pod	支持并行任务	支持并行任务
适合场景	日志收集、监控代理、网络插件	数据处理、备份、测试	定期备份、数据清理、定时报告
调度方式	自动扩展到新节点	手动触发或通过 CronJob 触发	基于 Cron 格式的时间表

5. 使用场景示例

DaemonSet：
- 在每个节点上运行日志收集器（如 Fluentd）。
- 在每个节点上运行监控代理（如 Prometheus Node Exporter）。
- 在每个节点上运行网络插件（如 Calico、Weave）。
Job：
- 运行数据处理任务（如批量导入数据）。
- 运行测试任务（如自动化测试脚本）。
- 运行备份任务（如数据库备份）。
CronJob：
- 每天凌晨 3 点运行数据备份任务。
- 每周日晚上 10 点运行数据清理任务。
- 每小时运行一次监控报告生成任务。

6. 总结

DaemonSet：用于在每个节点上运行守护进程，适合系统级别的任务。
Job：用于运行一次性任务，适合批处理任务或测试任务。
CronJob：用于定期运行任务，适合周期性任务。

应用场景说明

在 Kubernetes 中，DaemonSet、Job 和 CronJob 是三种常用的工作负载控制器，它们分别适用于不同的应用场景。以下是对它们的详细应用场景说明，并结合实际示例帮助理解。

1. DaemonSet 的应用场景

DaemonSet 用于确保每个节点（或符合特定条件的节点）上都运行一个 Pod 的副本。它通常用于部署系统级别的守护进程或节点特定的服务。

典型应用场景

（1）日志收集

在每个节点上运行日志收集器（如 Fluentd、Filebeat），收集节点和容器的日志，并发送到集中式日志存储（如 Elasticsearch）。

示例：

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: fluentd
  namespace: kube-system
  labels:
    k8s-app: fluentd-logging
spec:
  selector:
    matchLabels:
      name: fluentd
  template:
    metadata:
      labels:
        name: fluentd
    spec:
      containers:
      - name: fluentd
        image: fluent/fluentd:latest
        volumeMounts:
        - name: varlog
          mountPath: /var/log
        - name: varlibdockercontainers
          mountPath: /var/lib/docker/containers
          readOnly: true
      volumes:
      - name: varlog
        hostPath:
          path: /var/log
      - name: varlibdockercontainers
        hostPath:
          path: /var/lib/docker/containers

说明：

这个 DaemonSet 会在每个节点上运行 Fluentd，收集节点的 /var/log 和容器的日志。

（2）监控代理

在每个节点上运行监控代理（如 Prometheus Node Exporter），收集节点的系统指标（如 CPU、内存、磁盘使用率）。

示例：

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: node-exporter
  namespace: monitoring
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: node-exporter
  template:
    metadata:
      labels:
        app: node-exporter
    spec:
      containers:
      - name: node-exporter
        image: prom/node-exporter:latest
        ports:
        - containerPort: 9100
      hostNetwork: true
      hostPID: true

说明：

这个 DaemonSet 会在每个节点上运行 Prometheus Node Exporter，暴露节点的系统指标。

（3）网络插件

在每个节点上运行网络插件（如 Calico、Weave），为 Pod 提供网络连接和策略管理。

示例：

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: calico-node
  namespace: kube-system
spec:
  selector:
    matchLabels:
      k8s-app: calico-node
  template:
    metadata:
      labels:
        k8s-app: calico-node
    spec:
      containers:
      - name: calico-node
        image: calico/node:latest
        env:
        - name: DATASTORE_TYPE
          value: "kubernetes"

说明：

这个 DaemonSet 会在每个节点上运行 Calico 网络插件，为 Pod 提供网络功能。

2. Job 的应用场景

Job 用于运行一次性任务，确保任务成功完成。它适合处理批处理任务或临时任务。

典型应用场景

（1）数据处理

运行批处理任务，例如数据导入、数据转换或数据分析。

示例：

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: data-import
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: importer
        image: data-importer:latest
        command: ["python", "import.py"]
      restartPolicy: Never
  backoffLimit: 4

说明：

这个 Job 会运行一个数据导入任务，完成后 Pod 会自动停止。

（2）备份任务

运行数据库备份或文件备份任务。

示例：

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: db-backup
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: backup
        image: mysql:latest
        command: ["mysqldump", "-h", "db-host", "-u", "root", "-ppassword", "mydb", ">", "/backup/mydb.sql"]
      restartPolicy: OnFailure

说明：

这个 Job 会运行一个 MySQL 数据库备份任务，将数据导出到 /backup/mydb.sql。

（3）测试任务

运行自动化测试任务，例如单元测试或集成测试。

示例：

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: run-tests
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: tester
        image: test-runner:latest
        command: ["pytest", "/tests"]
      restartPolicy: Never

说明：

这个 Job 会运行一个测试任务，完成后 Pod 会自动停止。

3. CronJob 的应用场景

CronJob 用于定期运行任务，类似于 Linux 中的 Cron 任务。它适合处理周期性任务。

典型应用场景

（1）定期备份

每天或每周定期运行数据库备份任务。

示例：

apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: daily-backup
spec:
  schedule: "0 3 * * *"
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: backup
            image: mysql:latest
            command: ["mysqldump", "-h", "db-host", "-u", "root", "-ppassword", "mydb", ">", "/backup/mydb-$(date +%Y%m%d).sql"]
          restartPolicy: OnFailure

说明：

这个 CronJob 会在每天凌晨 3 点运行一次数据库备份任务。

（2）数据清理

定期清理过期数据或临时文件。

示例：

apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: cleanup
spec:
  schedule: "0 0 * * 0"
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: cleaner
            image: busybox
            command: ["find", "/data", "-type", "f", "-mtime", "+7", "-delete"]
          restartPolicy: OnFailure

说明：

这个 CronJob 会在每周日凌晨 0 点运行一次数据清理任务，删除 /data 目录下超过 7 天的文件。

（3）定时报告

定期生成监控报告或业务报告。

示例：

apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: report-generator
spec:
  schedule: "0 6 * * *"
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: report
            image: report-generator:latest
            command: ["python", "generate_report.py"]
          restartPolicy: OnFailure

说明：

这个 CronJob 会在每天早晨 6 点运行一次报告生成任务。

4. 总结

控制器	应用场景	示例任务
DaemonSet	节点级别的守护进程，如日志收集、监控代理、网络插件	Fluentd、Prometheus Node Exporter、Calico
Job	一次性任务，如数据处理、备份、测试	数据导入、数据库备份、自动化测试
CronJob	周期性任务，如定期备份、数据清理、定时报告	每天备份、每周清理、定时生成报告