Модуль 1.2: Jobs та CronJobs

Складність: [MEDIUM] — Ключова навичка CKAD зі специфічними паттернами

Час на виконання: 45–50 хвилин

Передумови: Модуль 1.1 (Образи контейнерів), розуміння Підів

---

Що ви зможете робити

Після завершення цього модуля ви зможете:

• Створити Jobs та CronJobs з правильними лічильниками завершення, паралелізмом та лімітами повторних спроб
• Налаштувати розклад CronJob, політики конкурентності та ліміти історії
• Діагностувати невдалі Jobs шляхом перевірки логів Підів, подій та поведінки перезапуску
• Порівняти Jobs та CronJobs і обрати правильний ресурс для одноразових та періодичних пакетних навантажень

---

Чому цей модуль важливий

Не кожне навантаження працює вічно. Резервне копіювання виконується одноразово. Звіти генеруються щогодини. Міграції даних завершуються і зупиняються. Це пакетні навантаження, і Kubernetes обробляє їх за допомогою Jobs та CronJobs.

CKAD активно тестує Jobs, оскільки це ключове завдання розробника. Ви побачите питання на кшталт:

• “Створіть Job, що виконується до завершення”
• “Створіть CronJob, що запускається кожні 5 хвилин”
• “Виправте Job, що не працює”
• “Налаштуйте паралельні Jobs”

Аналогія з фабричною зміною

Деплойменти — як постійний персонал фабрики — вони приходять і працюють, поки їх не звільнять. Jobs — як підрядники, найняті для конкретних завдань — вони приходять, виконують роботу і йдуть. CronJobs — як бригади планового обслуговування — вони з’являються у визначений час (щоночі, щопонеділка), виконують свою роботу і відходять.

---

Jobs: Одноразові завдання

Job створює один або кілька Підів і гарантує, що вони виконаються до успішного завершення.

Створення Jobs імперативно

# Простий Job
k create job backup --image=busybox -- echo "Backup complete"

# Job з командою оболонки
k create job report --image=busybox -- /bin/sh -c "date; echo 'Report generated'"

# Згенерувати YAML
k create job backup --image=busybox --dry-run=client -o yaml -- echo "done" > job.yaml

Структура YAML для Job

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: backup-job
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: backup
        image: busybox
        command: ["sh", "-c", "echo 'Backing up data' && sleep 10"]
      restartPolicy: Never  # або OnFailure
  backoffLimit: 4           # Кількість спроб повтору
  ttlSecondsAfterFinished: 100  # Автоочищення

Ключові властивості Job

Властивість	Призначення	За замовчуванням
restartPolicy	Що робити при невдачі	Має бути Never або OnFailure
backoffLimit	Максимальна кількість повторних спроб	6
activeDeadlineSeconds	Максимальний час виконання Job	Немає (працює нескінченно)
ttlSecondsAfterFinished	Автовидалення після завершення	Немає (зберігається назавжди)
completions	Необхідна кількість успішних завершень	1
parallelism	Максимум паралельних Підів	1

restartPolicy пояснення

# Never: Не перезапускати контейнери, що впали (створити новий Під)
restartPolicy: Never
# Під падає → Створюється новий Під (до backoffLimit)

# OnFailure: Перезапустити контейнер, що впав, у тому ж Піді
restartPolicy: OnFailure
# Контейнер падає → Той самий Під перезапускає контейнер

---

Паттерни Jobs

Паттерн 1: Одне завершення (за замовчуванням)

Запустити один Під, завершити один раз:

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: single-job
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: worker
        image: busybox
        command: ["echo", "Single task done"]
      restartPolicy: Never

Паттерн 2: Множинні завершення (послідовно)

Виконати завдання N разів, по одному за раз:

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: sequential-job
spec:
  completions: 5        # Виконати 5 разів
  parallelism: 1        # По одному за раз
  template:
    spec:
      containers:
      - name: worker
        image: busybox
        command: ["sh", "-c", "echo Task $JOB_COMPLETION_INDEX"]
      restartPolicy: Never

Паттерн 3: Паралельна обробка

Запустити кілька Підів одночасно:

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: parallel-job
spec:
  completions: 10       # 10 загальних завершень
  parallelism: 3        # 3 Піди одночасно
  template:
    spec:
      containers:
      - name: worker
        image: busybox
        command: ["sh", "-c", "echo Processing batch && sleep 5"]
      restartPolicy: Never

Паттерн 4: Черга роботи (паралелізм без completions)

Обробляти елементи, поки черга не спорожніє:

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: queue-job
spec:
  parallelism: 3        # 3 воркери
  # Без completions: воркери обробляють, поки не завершаться з кодом 0
  template:
    spec:
      containers:
      - name: worker
        image: busybox
        command: ["sh", "-c", "process-queue && exit 0"]
      restartPolicy: Never

---

CronJobs: Заплановані завдання

CronJobs запускають Jobs за розкладом.

Створення CronJobs імперативно

# Щохвилини
k create cronjob minute-task --image=busybox --schedule="* * * * *" -- echo "Every minute"

# Щогодини на 30-й хвилині
k create cronjob hourly-task --image=busybox --schedule="30 * * * *" -- date

# Щоденно опівночі
k create cronjob daily-cleanup --image=busybox --schedule="0 0 * * *" -- echo "Daily cleanup"

# Згенерувати YAML
k create cronjob backup --image=busybox --schedule="0 2 * * *" --dry-run=client -o yaml -- /backup.sh > cronjob.yaml

Структура YAML для CronJob

apiVersion: batch/v1
kind: CronJob
metadata:
  name: daily-backup
spec:
  schedule: "0 2 * * *"                    # Щоденно о 2:00
  concurrencyPolicy: Forbid                 # Не перекривати
  successfulJobsHistoryLimit: 3             # Зберігати останні 3 успішні
  failedJobsHistoryLimit: 1                 # Зберігати останній 1 невдалий
  startingDeadlineSeconds: 200              # Максимальна затримка запуску
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: backup
            image: busybox
            command: ["sh", "-c", "echo 'Backup at $(date)'"]
          restartPolicy: OnFailure

Формат розкладу Cron

┌───────────── хвилина (0 - 59)
│ ┌───────────── година (0 - 23)
│ │ ┌───────────── день місяця (1 - 31)
│ │ │ ┌───────────── місяць (1 - 12)
│ │ │ │ ┌───────────── день тижня (0 - 6) (Неділя = 0)
│ │ │ │ │
* * * * *

Типові розклади

Розклад	Значення
* * * * *	Щохвилини
*/5 * * * *	Кожні 5 хвилин
0 * * * *	Щогодини (на 0-й хвилині)
0 */2 * * *	Кожні 2 години
0 0 * * *	Щоденно опівночі
0 0 * * 0	Щотижня в неділю опівночі
0 0 1 * *	Щомісяця 1-го числа опівночі
30 4 * * 1-5	О 4:30 у робочі дні

---

Політики CronJob

concurrencyPolicy

Що відбувається, якщо новий розклад спрацьовує, поки попередній Job ще працює?

spec:
  concurrencyPolicy: Allow    # Запускати одночасно (за замовчуванням)
  # або
  concurrencyPolicy: Forbid   # Пропустити, якщо попередній ще працює
  # або
  concurrencyPolicy: Replace  # Зупинити попередній, запустити новий

Політика	Поведінка	Сценарій використання
Allow	Запускати паралельні Jobs	Незалежні завдання
Forbid	Пропустити, якщо попередній працює	Уникнення конкуренції за ресурси
Replace	Зупинити попередній, запустити новий	Важливі найновіші дані

startingDeadlineSeconds

Скільки часу Job може бути затриманий, перш ніж його вважатимуть пропущеним:

spec:
  startingDeadlineSeconds: 100  # Має стартувати протягом 100с від розкладу

Якщо Job не може стартувати протягом цього вікна (проблеми кластера, обмеження ресурсів), він пропускається.

---

Керування Jobs та CronJobs

Перевірка статусу

# Список Jobs
k get jobs

# Список CronJobs
k get cronjobs

# Отримати Піди Job
k get pods -l job-name=my-job

# Перевірити статус Job
k describe job my-job

# Спостерігати за завершенням Job
k get job my-job -w

Перегляд логів

# Отримати логи з Підa Job
k logs job/my-job

# Отримати логи з конкретного Підa
k logs my-job-abc12

# Стежити за логами
k logs -f job/my-job

Ручний запуск

# Створити Job з CronJob негайно
k create job manual-backup --from=cronjob/daily-backup

Очищення

# Видалити Job
k delete job my-job

# Видалити CronJob (також видаляє створені ним Jobs)
k delete cronjob my-cronjob

# Видалити завершені Jobs старші за TTL
# (Автоматично, якщо встановлено ttlSecondsAfterFinished)

---

Усунення проблем з Jobs

Job не завершується

# Перевірити статус
k describe job my-job

# Типові проблеми:
# - Команда контейнера завершується з ненульовим кодом
# - Помилка завантаження образу
# - Занадто низькі ліміти ресурсів
# - restartPolicy встановлено неправильно

# Перевірити логи Підa
k logs $(k get pods -l job-name=my-job -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')

Job постійно повторюється

# Перевірити backoffLimit
k get job my-job -o jsonpath='{.spec.backoffLimit}'

# Якщо досягнуто ліміту, перевірити, чому Піди падають
k describe pods -l job-name=my-job

CronJob не запускається

# Перевірити статус CronJob
k describe cronjob my-cronjob

# Перевірити час останнього запуску
k get cronjob my-cronjob -o jsonpath='{.status.lastScheduleTime}'

# Перевірити, чи призупинено
k get cronjob my-cronjob -o jsonpath='{.spec.suspend}'

# Відновити, якщо призупинено
k patch cronjob my-cronjob -p '{"spec":{"suspend":false}}'

---

Чи знали ви?

• Jobs відстежують завершення за допомогою індексу завершення. У режимі індексованого завершення кожен Під знає свій індекс через змінну середовища JOB_COMPLETION_INDEX. Це корисно для обробки шардованих даних.

• CronJobs за замовчуванням використовують UTC. Якщо ви встановите schedule: "0 9 * * *", він запуститься о 9:00 UTC, а не за вашим місцевим часом. Деякі кластери підтримують анотації часового поясу.

• activeDeadlineSeconds застосовується до всього часу виконання Job. Якщо Job триватиме довше за це значення, Kubernetes його зупинить — навіть якщо завдання все ще успішно виконуються.

---

Типові помилки

Помилка	Чому це шкодить	Рішення
restartPolicy: Always	Недійсне для Jobs	Використовуйте Never або OnFailure
Забули backoffLimit	Job повторюється нескінченно	Встановіть розумне обмеження
Неправильний синтаксис cron	Job ніколи не запускається	Перевірте через crontab.guru
Без ttlSecondsAfterFinished	Завершені Jobs накопичуються	Встановіть автоочищення
Перекриття CronJobs	Конкуренція за ресурси	Використовуйте concurrencyPolicy: Forbid

---

Тест

1. Які допустимі значення restartPolicy для Job?

   Відповідь

   `Never` або `OnFailure`. `Always` не допускається для Jobs, оскільки контейнер ніколи не завершився б.

2. Як створити CronJob, що запускається кожні 15 хвилин?

   Відповідь

   `kubectl create cronjob myj --image=busybox --schedule="*/15 * * * *" -- echo done`

   */15 означає “кожні 15 хвилин”.

3. Job має parallelism: 3 та completions: 10. Що відбувається?

   Відповідь

   Job запускає до 3 Підів одночасно, поки 10 Підів не завершаться успішно. Він обробляє пакетами: 3 Піди працюють, коли один завершується — запускається інший, поки не буде 10 завершень.

4. Що робить concurrencyPolicy: Forbid?

   Відповідь

   Якщо CronJob спрацьовує, поки попередній Job ще працює, новий запуск пропускається. Це запобігає перекриванню виконань, які можуть спричинити конкуренцію за ресурси.

---

Практична вправа

Завдання: Створити систему резервного копіювання з Jobs та CronJobs.

Частина 1: Одноразовий Job

# Створити Job, що симулює резервне копіювання бази даних
k create job db-backup --image=busybox -- sh -c "echo 'Backing up database' && sleep 5 && echo 'Backup complete'"

# Спостерігати за завершенням
k get job db-backup -w

# Перевірити логи
k logs job/db-backup

Частина 2: Запланований CronJob

# Створити CronJob для щогодинного очищення
k create cronjob hourly-cleanup \
  --image=busybox \
  --schedule="0 * * * *" \
  -- sh -c "echo 'Cleanup at $(date)'"

# Ручний запуск для тестування
k create job manual-cleanup --from=cronjob/hourly-cleanup

# Перевірити результати
k get jobs
k logs job/manual-cleanup

Частина 3: Паралельний Job

# Створити parallel-job.yaml
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: parallel-process
spec:
  completions: 6
  parallelism: 2
  template:
    spec:
      containers:
      - name: worker
        image: busybox
        command: ["sh", "-c", "echo Processing item $JOB_COMPLETION_INDEX && sleep 3"]
      restartPolicy: Never

k apply -f parallel-job.yaml
k get pods -l job-name=parallel-process -w

Очищення:

k delete job db-backup parallel-process
k delete job manual-cleanup
k delete cronjob hourly-cleanup

---

Практичні вправи

Вправа 1: Базове створення Job (Ціль: 2 хвилини)

# Створити Job, який:
# - Назва: hello-job
# - Запускає busybox
# - Виводить "Hello from job"

k create job hello-job --image=busybox -- echo "Hello from job"

# Перевірити завершення
k get job hello-job

# Перевірити логи
k logs job/hello-job

# Очищення
k delete job hello-job

Вправа 2: CronJob з розкладом (Ціль: 2 хвилини)

# Створити CronJob, який:
# - Назва: every-minute
# - Запускається щохвилини
# - Виводить поточну дату

k create cronjob every-minute --image=busybox --schedule="* * * * *" -- date

# Зачекати 1 хвилину та перевірити
sleep 65
k get jobs

# Перевірити логи запущеного Job
k logs job/$(k get jobs -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}')

# Очищення
k delete cronjob every-minute

Вправа 3: Job з повторними спробами (Ціль: 3 хвилини)

# Створити Job, що зазнає невдачі та повторює спроби
cat << 'EOF' | k apply -f -
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: retry-job
spec:
  backoffLimit: 3
  template:
    spec:
      containers:
      - name: fail
        image: busybox
        command: ["sh", "-c", "echo 'Trying...' && exit 1"]
      restartPolicy: Never
EOF

# Спостерігати за повторними спробами
k get pods -l job-name=retry-job -w

# Перевірити статус Job
k describe job retry-job | grep -A5 Conditions

# Очищення
k delete job retry-job

Вправа 4: Паралельний Job (Ціль: 4 хвилини)

# Створити паралельний Job
cat << 'EOF' | k apply -f -
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: parallel
spec:
  completions: 5
  parallelism: 2
  template:
    spec:
      containers:
      - name: worker
        image: busybox
        command: ["sh", "-c", "echo Worker done && sleep 2"]
      restartPolicy: Never
EOF

# Спостерігати за паралельним виконанням
k get pods -l job-name=parallel -w

# Перевірити, що все завершено
k get job parallel

# Очищення
k delete job parallel

Вправа 5: CronJob з конкурентністю (Ціль: 3 хвилини)

# Створити CronJob, що забороняє перекриття
cat << 'EOF' | k apply -f -
apiVersion: batch/v1
kind: CronJob
metadata:
  name: no-overlap
spec:
  schedule: "* * * * *"
  concurrencyPolicy: Forbid
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: worker
            image: busybox
            command: ["sh", "-c", "echo 'Start' && sleep 90 && echo 'Done'"]
          restartPolicy: Never
EOF

# Перевірити політику
k get cronjob no-overlap -o jsonpath='{.spec.concurrencyPolicy}'

# Зачекати 2 хвилини та переконатися, що працює лише 1 Job
sleep 120
k get jobs -l job-name=no-overlap

# Очищення
k delete cronjob no-overlap

Вправа 6: Повне рішення для резервного копіювання (Ціль: 8 хвилин)

Побудуйте повну систему резервного копіювання:

# 1. Створити ConfigMap зі скриптом резервного копіювання
k create configmap backup-script --from-literal=script.sh='#!/bin/sh
echo "Starting backup at $(date)"
echo "Compressing data..."
sleep 3
echo "Uploading to storage..."
sleep 2
echo "Backup complete at $(date)"
'

# 2. Створити CronJob, що використовує скрипт
cat << 'EOF' | k apply -f -
apiVersion: batch/v1
kind: CronJob
metadata:
  name: backup-system
spec:
  schedule: "*/5 * * * *"
  concurrencyPolicy: Forbid
  successfulJobsHistoryLimit: 3
  failedJobsHistoryLimit: 1
  jobTemplate:
    spec:
      ttlSecondsAfterFinished: 300
      template:
        spec:
          containers:
          - name: backup
            image: busybox
            command: ["sh", "/scripts/script.sh"]
            volumeMounts:
            - name: scripts
              mountPath: /scripts
          restartPolicy: OnFailure
          volumes:
          - name: scripts
            configMap:
              name: backup-script
EOF

# 3. Тест з ручним запуском
k create job test-backup --from=cronjob/backup-system

# 4. Перевірити логи
k logs job/test-backup

# 5. Перевірити ліміти історії
k get cronjob backup-system -o jsonpath='{.spec.successfulJobsHistoryLimit}'

# Очищення
k delete cronjob backup-system
k delete job test-backup
k delete configmap backup-script

---

Наступний модуль

Модуль 1.3: Під з кількома контейнерами — Паттерни sidecar, init та ambassador.