如何在 K8S 的 Pod 内连续执行 Container？这种方法别错过

2022-05-23 16:53:24

出于某些目的，有时需要在 Kubernetes 的一个 Pod 中，连续依次运行多个 Container。这种有明确结束预期的运行，即 Kubernetes 的 Job。但是，虽然一个 Job 可以在一个 Pod 内运行多个 Container，然而运行方式是并发的。

一种方法是在业务层处理。比如，通过共享的本地 Volume，使用文件锁的机制，可以实现多个并发的 Container 依次执行。但这需要在业务逻辑中，把并发强行改为同步，增加了开发复杂度。如果能使用 Kubernetes 本身的机制实现，则减免了很大的开发工作量。

以下是另外的三种方案。

Kubernetes Job

经过调查发现，虽然 containers 不能依次运行，但是 initContainers 可以。它是在containers 运行前，执行的初始化操作，依次结束运行并且无异常后，正式的containers 才会运行。利用这一点，可以实现多个任务的依次执行，把前面的任务写到initContainers、后一个任务写到 containers 即可。

以下为三个 Containter 依次执行的样例。


apiVersion: batch/v1kind: Jobmetadata:  name: sequential-jobsspec:  backoffLimit:   ttlSecondsAfterFinished: 3600  template:    spec:      activeDeadlinesSeconds: 60      restartPolicy: Never      initContainers:        - name: job-1          image: alpine:3.11          command:            - 'sh'            - '-c'            - >              for i in 1 2 3;              do                echo "job-1 `date`";                sleep 1s;              done;              echo code > /srv/input/code          volumeMounts:            - mountPath: /srv/input/              name: input        - name: job-2          image: alpine:3.11          command:            - 'sh'            - '-c'            - >              for i in 1 2 3;              do                echo "job-2 `date`";                sleep 1s;              done;              cat /srv/input/code &&              echo artifact > /srv/input/output/artifact          resources:            requests:              cpu: 3          volumeMounts:            - mountPath: /srv/input/              name: input            - mountPath: /srv/input/output/              name: output      containers:        - name: job-3          image: alpine:3.11          command:            - 'sh'            - '-c'            - >              echo "job-1 and job-2 completed";              sleep 3s;              cat /srv/output/artifact          volumeMounts:            - mountPath: /srv/output/              name: output      volumes:        - name: input          emptyDir: {}        - name: output          emptyDir: {}      securityContext:        runAsUser: 2000        runAsGroup: 2000        fsGroup: 2000

backoffLimit: 0，这句指定这个Job不要失败重启。
volumes 这部分，使用了 input 和 output 两个 emptyDir，作为输入输出。
securityContext 可以在镜像默认用户不确定的情况下，使用指定UID进行Volume操作，避免对 root 的依赖。
activeDeadlinesSeconds 指定了 Job 内 Pod 的超时时间。

这个字段同样可以给到Job。
ttlSecondsAfterFinished 指定了在多久以后，Job会被自动删除。

运行完毕后，日志如下：


$ kubectl logs sequential-jobs-r4725 job-1job-1 Tue Jul 28 07:50:10 UTC 2020job-1 Tue Jul 28 07:50:11 UTC 2020job-1 Tue Jul 28 07:50:12 UTC 2020$ kubectl logs sequential-jobs-r4725 job-2job-2 Tue Jul 28 07:50:13 UTC 2020job-2 Tue Jul 28 07:50:14 UTC 2020job-2 Tue Jul 28 07:50:15 UTC 2020code$ kubectl logs sequential-jobs-r4725 job-3job-1 and job-2 completedartifact

Volcano

Volcano前身是kube-batch，声称在调度和管理方面，对原生Job进行了优化。但是在核心逻辑上，还是一样的，不能支持指定 Container 顺序执行。

状态转移图如下：

stateDiagram [*] → Pending Pending → Aborted Pending → Running Aborted → Pending Running → Aborted Running → Completed Running → Terminated Completed → [*] Terminated → [*]

在实际测试中，暂时没有发现在当前业务场景下，比原生Job有什么优势。以下是实测配置。


apiVersion: batch.volcano.sh/v1alpha1kind: Jobmetadata:  name: volcano-sequential-jobsspec:  minAvailable: 1  schedulerName: volcano  queue: default  tasks:    - replicas: 1      name: "task-1"      template:        spec:          restartPolicy: Never          initContainers:            - name: job-1              image: alpine:3.11              command:                - 'sh'                - '-c'                - >                  for i in 1 2 3;                  do                    echo "job-1 `date`";                    sleep 1s;                  done;                  echo code > /srv/input/code              volumeMounts:                - mountPath: /srv/input/                  name: input            - name: job-2              image: alpine:3.11              command:                - 'sh'                - '-c'                - >                  for i in 1 2 3;                  do                    echo "job-2 `date`";                    sleep 1s;                  done;                  cat /srv/input/code &&                  echo artifact > /srv/input/output/artifact              resources:                requests:                  cpu: 3              volumeMounts:                - mountPath: /srv/input/                  name: input                - mountPath: /srv/input/output/                  name: output          containers:            - name: job-done              image: alpine:3.11              command:                - 'sh'                - '-c'                - >                  echo "job-1 and job-2 completed";                  sleep 3s;                  cat /srv/output/artifact              volumeMounts:                - mountPath: /srv/output/                  name: output          volumes:            - name: input              emptyDir: {}            - name: output              emptyDir: {}          securityContext:            runAsUser: 2000            runAsGroup: 2000            fsGroup: 2000

上面与原生相比，虽然多了 tasks 这一层概念，但是在功能上并无帮助。

运行完毕后，日志如下：


$ kubectl logs volcano-sequential-jobs-task-1- job-1job-1 Tue Jul 28 07:53:17 UTC 2020job-1 Tue Jul 28 07:53:18 UTC 2020job-1 Tue Jul 28 07:53:20 UTC 2020$ kubectl logs volcano-sequential-jobs-task-1- job-2job-2 Tue Jul 28 07:53:21 UTC 2020job-2 Tue Jul 28 07:53:22 UTC 2020job-2 Tue Jul 28 07:53:23 UTC 2020code$ kubectl logs volcano-sequential-jobs-task-1- job-3job-1 and job-2 completedartifact