工作负载

特性介绍

工作负载是在Kubernetes上用于描述业务的运行载体，以一组Pod的形式在Kubernetes中运行。工作负载包括Deployment、Statefulset、Daemonset、Job、CronJob等多种类型。openFuyao提供基于Kubernetes原生类型的容器部署和管理能力，支持容器工作负载部署、配置、卸载等生命周期管理。

应用场景

用户在部署应用时，会使用工作负载相关容器进行承载，具体有以下应用场景。

• 无状态应用：如Web服务、API服务、微服务等。这些应用不需要持久化存储和特定的启动顺序，适合使用Deployment进行管理，支持自动扩展和滚动更新。
• 有状态应用：如数据库、分布式缓存、消息队列等。这些应用通常需要持久化数据存储和唯一的Pod标识，适合使用StatefulSet管理。
• 周期性任务：如定期数据清理、备份任务。可以使用CronJob定期调度任务，确保在指定时间间隔自动执行任务。
• 一次性任务或批处理任务：如数据处理、分析等一次性任务。使用Job可以确保任务成功执行一次并终止。
• 节点级应用：如日志收集器、监控代理等。使用DaemonSet可以确保每个节点都运行一个Pod实例，适合需要在集群每个节点上部署的服务。

说明：

• openFuyao平台不对用户通过YAML方式创建/修改资源的内容进行校验，请用户确保资源定义YAML中内容的安全性。
• 用户应用中的敏感信息需要自行保障安全使用与存储，openFuyao本身不会对应用中的敏感信息进行扫描、识别、屏蔽等。推荐使用Kubernetes Secret进行存储，并参照Kubernetes静态加密机密数据的指导配置Kubernetes，避免Secret在Etcd数据库中的明文存储。
• 根据K8s自身机制，应用卸载后，该应用运行过程中在主机存储设备/分布式存储设备上创建的文件/数据不会被强制删除，需用户手动删除，避免存储空间浪费。

能力范围

• 自动扩展：支持根据资源使用情况自动扩展Pod数量，满足流量变化需求。

• 生命周期管理：支持工作负载的全生命管理，包括创建、更新、删除、重启等。

• 高可用性：通过多副本容错机制，确保工作负载的高可用性，适用于生产环境下的应用部署。

• 资源管理：支持设置资源请求和限制，以控制每个Pod的资源使用情况，优化集群资源分配。

亮点特征

• 多种工作负载类型：提供给多种工作负载类型（如Deployment、StatefulSet、Job等），可以灵活选择适合的类型以满足不同场景的需求。

• 自动化运维：提供自动扩展、健康检查、自愈等功能，减轻运维负担。

• 支持声明式配置：用户可以通过声明式YAML配置文件定义工作负载的期望状态，Kubernetes会自动调整使集群状态符合期望。

• 高可扩展性：支持从小规模到大规模集群的应用部署和管理，适合企业级环境。

实现原理

Kubernetes工作负载的实现基于控制器模式。

• 声明式配置：用户通过YAML配置文件或kubectl命令声明工作负载的期望状态，定义副本数量、资源请求等。

• 控制器管理：控制器（如Deployment控制器）会不断检测工作负载的实际状态与期望状态的差异。如果Pod的数量或状态与期望不符，控制器会进行自动调整。

• 自动调度：Kubernetes的调度器根据资源需求和节点状态将工作负载分配到合适的节点。调度器会优先选择满足资源请求的节点，并考虑亲和性、反亲和性等约束条件。

• 自愈机制：如果Pod异常退出或节点失效，控制器会自动创建新的Pod副本，确保工作负载的可用性。

• 状态更新：对于支持滚动更新的工作负载（如Deployment）,控制器会逐步更新Pod，确保更新过程中的服务不中断。如果更新失败，支持自动回滚到先前的版本。

与相关特性的关系

• Service：工作负载通常通过Service暴露对外的访问接口，实现负载均衡和服务发现。Service提供了稳定的IP和DNS名称，便于应用之间的通信。

• ConfigMap和Secret：工作负载可以通过ConfigMap和Secret挂载配置文件或敏感数据，支持动态加载配置。如Deployment可以引用ConfigMap来读取应用配置，Secret用于存储密码或认证信息。

• Volume和PersistentVolume：有状态工作负载（如StatefulSet）通常需要持久化存储，使用Volume或PersistentVolume可以在Pod重启后保持数据不丢失。

• 资源配额和限制：工作负载的资源请求和限制可以通过Kubernetes的资源管理机制控制，以确保集群资源的合理分配和使用效率。

使用Pod

Pod是Kuberntes创建或部署的最小单位。一个Pod封装一个或多个容器（container）、存储资源（volume）、一个独立的网络IP地址以及管理控制容器运行方式的策略选项。

在openFuyao平台界面的左侧导航栏“资源管理”中选择“工作负载 > Pod”，进入“Pod”界面。

创建Pod

前提条件

• 节点资源充足：确保集群中的节点有足够的资源（CPU、内存）来运行新建的Pod。

• 网络和存储配置：如果Pod依赖于存储卷或特定的网络配置，需要提前配置相应的存储和网络插件。

• 权限要求：用户需要具备在指定命名空间中创建Pod的权限，通常通过RBAC授予create权限。

背景信息

Pod是Kubernetes中的基础工作负载单元，通常有控制器（如Deployment、StatefulSet等）管理。创建Pod是将应用部署到Kubernetes集群中的第一步，Pod可以通过配置文件定义镜像、资源请求、环境变量、存储卷等信息。直接创建Pod通常用于临时任务或调试场景，正式应用推荐使用控制器管理Pod的生命周期。

使用限制

• 生命周期限制：Pod的生命周期是不可变的，Pod一旦终止或被删除，无法重启或恢复。需要持久运行的应用应该使用控制器管理。
• 存储限制：Pod本地存储是临时的，Pod重启后数据会丢失，如果需要持久化数据，应挂载持久卷（Persistent Volume）。
• 命名空间隔离：Pod是命名空间级资源，不同命名空间中的Pod互相隔离，无法直接通信。

操作步骤

1. 单击“创建”，进入YAML“创建”界面。

2. 编辑YAML。

3. 单击“确定”完成创建。

说明：

Kubernetes集群中的各节点上能运行的pod数量受限，默认为110个，所有节点上的Pod均达到限制数量后，新的待创建pod将无法调度一直处于pending状态，请及时清理或扩容节点。因为Kubernetes没有限制pending状态Pod数量的机制，所以用户需要及时关注，避免pending状态的pod无限增加，消耗系统CPU与内存资源，最终影响集群的正常响应。

相关操作

您可以在列表页面查看Pod的列表信息或者单击Pod名称查看Pod详情，您还可以单击操作列或在详情页面单击右上角的“操作”，按需删除Pod。

后续操作

您可以参考“使用Pod”的相关操作步骤使用其他工作负载资源，如Deployment、StatefulSet、DaemonSet、Job、以及CronJob的创建、查看、修改、删除的操作。