一足遅れて Kubernetes を学び始める - 07. workloads その3 -

ストーリー

前回

一足遅れて Kubernetes を学び始める - 06. workloads その 2 -にて、DaemonSet と StatefulSet(一部）を学習しました。今回は、StatefulSet の続きと Job,CronJob を学習します。

StatefulSet

# sample-statefulset.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: sample-statefulset
spec:
  serviceName: sample-statefulset
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: sample-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: sample-app
    spec:
      containers:
        - name: nginx-container
          image: nginx:1.12
          ports:
            - containerPort: 80
          volumeMounts:
            - name: www
              mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates:
    - metadata:
        name: www
      spec:
        accessModes:
          - ReadWriteMany
        storageClassName: managed-nfs-storage
        resources:
          requests:
            storage: 1Gi

永続的にデータが保存されるかどうか確認します。

pi@raspi001:~/tmp $ k apply -f sample-statefulset.yaml
pi@raspi001:~/tmp $ k exec -it sample-statefulset-0 -- df -h
Filesystem  Size  Used Avail Use% Mounted on
...
192.168.3.35:/home/data/default-www-sample-statefulset-0-pvc-*   15G  1.1G   13G   8% /usr/share/nginx/html
...
pi@raspi001:~/tmp $ k exec -it sample-statefulset-0 touch /usr/share/nginx/html/sample.html

sample.html というファイルを作りました。こちらが消えるかどうか確認します。

pi@raspi001:~/tmp $ k delete pod sample-statefulset-0
pi@raspi001:~/tmp $ k exec -it sample-statefulset-0 ls /usr/share/nginx/html/sample.html
/usr/share/nginx/html/sample.html

pod を消してセルフヒーリングで復活した後、確認すると、sample.html 残っています。

pi@raspi001:~/tmp $ k delete -f sample-statefulset.yaml
pi@raspi001:~/tmp $ k apply -f sample-statefulset.yaml
pi@raspi001:~/tmp $ k exec -it sample-statefulset-0 ls /usr/share/nginx/html/sample.html
/usr/share/nginx/html/sample.html

こちらも残っていますね。OK です。

スケーリング

StatefulSet では、スケールアウトするときは、インデックスが小さいものから増えていきます。逆にスケールインするときは、インデックスが大きいものから削除されていきます。また、１つずつ増減します。そのため、一番始めに作られる Pod は、一番最後に削除されることになります。試してみます。

pi@raspi001:~ $ k get pod | grep sample-statefulset
sample-statefulset-0                      1/1     Running   1          10h
sample-statefulset-1                      1/1     Running   1          10h
sample-statefulset-2                      1/1     Running   1          10h
pi@raspi001:~/tmp $ vim sample-statefulset.yaml # replica:3→4
pi@raspi001:~/tmp $ k apply -f sample-statefulset.yaml
pi@raspi001:~/tmp $ k get pod | grep sample-statefulset
sample-statefulset-0                      1/1     Running             1          10h
sample-statefulset-1                      1/1     Running             1          10h
sample-statefulset-2                      1/1     Running             1          10h
sample-statefulset-3                      0/1     ContainerCreating   0          6s
pi@raspi001:~/tmp $ vim sample-statefulset.yaml # replica:4→2
pi@raspi001:~/tmp $ k apply -f sample-statefulset.yaml
pi@raspi001:~/tmp $ k get pod | grep sample-statefulset
sample-statefulset-0                      1/1     Running       1          10h
sample-statefulset-1                      1/1     Running       1          10h
sample-statefulset-2                      1/1     Running       1          10h
sample-statefulset-3                      0/1     Terminating   0          2m4s
pi@raspi001:~/tmp $ k get pod | grep sample-statefulset
sample-statefulset-0                      1/1     Running       1          10h
sample-statefulset-1                      1/1     Running       1          10h
sample-statefulset-2                      0/1     Terminating   0          10h

期待通りですね。１つずつではなく、並列して作成したい場合は、spec.podManagementPolicy を parallel にすれば実現できます。

アップデート戦略

戦略は２通りあり、OnDelete と RollingUpdate があります。前者は、削除された（マニュフェスト更新ではなく、delete）タイミングに更新され、後者は、即時更新します。StatefulSet の更新では、アップデート中の過不足分の調整(maxUnavailable, maxSurge)は一切できません。また、partition というフィールドのによって、どのインデックス以降を更新するかを調整することもできます。これは、ステートフルならではの機能です。 Deployment では試してませんでしたが、こちらで試してみようと思います。

デフォルトの戦略は RollingUpdate です。これは何度も動作して確認できているので、OnDelete を試そうと思います。(partition は置いとく）

# sample-statefulset.yaml
---
spec:
  updateStrategy:
    type: OnDelete
---
template:
  spec:
    containers:
      - name: nginx-container
        image: nginx:1.13

アップデート戦略を OnDelete にし、nginx イメージを 1.12 から 1.13 に更新しました。

pi@raspi001:~/tmp $ k delete -f sample-statefulset.yaml
pi@raspi001:~/tmp $ k apply -f sample-statefulset.yaml
pi@raspi001:~/tmp $ k describe pod sample-statefulset-0 | grep "Image:"
    Image:          nginx:1.12
pi@raspi001:~/tmp $ k delete pod sample-statefulset-0
pi@raspi001:~/tmp $ k get pod | grep sample-statefulset
sample-statefulset-0                      0/1     ContainerCreating   0          5s
sample-statefulset-1                      1/1     Running             0          2m59s
pi@raspi001:~/tmp $ k describe pod sample-statefulset-0 | grep "Image:"
    Image:          nginx:1.13

期待通りですね。明示的に pod を削除すれば nginx が更新されました。

Job

一度限りの処理を実行させるリソース。 replicaSet のように複製ができる。バッチ処理に向いている。

10 秒 sleep するだけの job を実行してみます。

# sample-job.yaml
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: sample-job
spec:
  completions: 1
  parallelism: 1
  backoffLimit: 10
  template:
    spec:
      containers:
        - name: sleep-container
          image: nginx:1.12
          command: ["sleep"]
          args: ["10"]
      restartPolicy: Never

pi@raspi001:~/tmp $ k apply -f sample-job.yaml
pi@raspi001:~/tmp $ k get pod
NAME                                      READY   STATUS      RESTARTS   AGE
sample-job-d7465                          0/1     Completed   0          3m17s
pi@raspi001:~/tmp $ k get job
NAME         COMPLETIONS   DURATION   AGE
sample-job   1/1           27s        4m8s

job の実行が終わると、pod が消えていますね。そして、job の COMPLETIONS が 1/1 になっているので正常終了したみたいです。逆に正常終了しなかった場合、restartPolicy に沿って再実行することになります。種類として Never と OnFailure があります。Never は、新規に Pod を作って再実行、OnFailure は、既存 Pod を使って再実行するそうです。ただし、データ自体は消失することになるので、ご注意下さい。

completions は目標成功数で、parallelism は並列数、backoffLimit は失敗許容値です。目的に合う設定にすれば良いですね。また、completions を未指定にすると job を止めるまでずっと動き続けます。backoffLimit を未指定にすると 6 回までとなります。

んー、特に興味が惹かれることもなく、終わります。笑

CronJob

Job をスケジュールされた時間で実行するリソース。 Deployment と ReplicaSet の関係と似ていて、Cronjob が job を管理する。

1 分毎に 50%の確率で成功する job を用意して、試してみます。

# sample-cronjob.yaml
apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: sample-cronjob
spec:
  schedule: "*/1 * * * *"
  concurrencyPolicy: Allow
  startingDeadlineSeconds: 30
  successfulJobsHistoryLimit: 5
  failedJobsHistoryLimit: 3
  suspend: false
  jobTemplate:
    spec:
      completions: 1
      parallelism: 1
      backoffLimit: 1
      template:
        spec:
          containers:
            - name: sleep-container
              image: nginx:1.12
              command:
                - "sh"
                - "-c"
              args:
                # 約50%の確率で成功するコマンド
                - "sleep 40; date +'%N' | cut -c 9 | egrep '[1|3|5|7|9]'"
          restartPolicy: Never

pi@raspi001:~/tmp $ k apply -f sample-cronjob.yaml
pi@raspi001:~/tmp $ k get all
NAME                           SCHEDULE      SUSPEND   ACTIVE   LAST SCHEDULE   AGE
cronjob.batch/sample-cronjob   */1 * * * *   False     0        <none>          9s

時間がくるまで、job,pod は作成されないようです。数分待ってみました。

pi@raspi001:~/tmp $ k get all
NAME                                          READY   STATUS      RESTARTS   AGE
pod/sample-cronjob-1557115320-dsdvg           0/1     Error       0          2m18s
pod/sample-cronjob-1557115320-qkgtp           0/1     Completed   0          87s
pod/sample-cronjob-1557115380-r57sw           0/1     Completed   0          78s
pod/sample-cronjob-1557115440-2phzb           1/1     Running     0          17s

NAME                                  COMPLETIONS   DURATION   AGE
job.batch/sample-cronjob-1557115320   1/1           105s       2m18s
job.batch/sample-cronjob-1557115380   1/1           52s        78s
job.batch/sample-cronjob-1557115440   0/1           17s        17s

NAME                           SCHEDULE      SUSPEND   ACTIVE   LAST SCHEDULE   AGE
cronjob.batch/sample-cronjob   */1 * * * *   False     1        20s             3m12s

名前の命名ルールがあるので、どう関連しているのか一目瞭然ですね。 Pod が残っているのは、failedJobsHistoryLimit と successfulJobsHistoryLimit の値の影響ですね。 log で確認できるように残しておくそうですが、ログ収集基盤に集約した方が良いとも言われています。

途中で止めたいときは、spec.suspend を true にすることで実現可能になります。同時実行する制限として、concurrencyPolicy があり、Allow,Forbid,Replace があります。 Allow は、特に制限しない。 Forbid は、前の job が終わらない限り実行しない。 Replace は、前の job を削除し、job を実行する。

遅延がどのぐらい許容できるかは、startingDeadlineSeconds で指定します。

こちらも、特に何事もなく終わりました。笑

お片付け

pi@raspi001:~/tmp $ k delete -f sample-statefulset.yaml -f sample-job.yaml -f sample-cronjob.yaml
pi@raspi001:~/tmp $ k delete pvc www-sample-statefulset-{0,1,2,3}

終わりに

ようやく、workloads が終わりました。最後はざっくり進めてしまった感がありました。次回はこちらです。

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