CronJob 机制让 Kubernetes 能够原生支持定时任务编排，实现自动化运维、数据备份等周期性作业的高效管理。

CronJob 管理基于时间的 Job，即可以在给定时间点只运行一次，也可以周期性地在给定时间点运行。一个 CronJob 对象类似于 crontab（cron table）文件中的一行。它根据指定的预定计划周期性地运行一个 Job，格式可以参考 Cron。

前提条件

CronJob 自 Kubernetes v1.21 起已成为稳定版本（batch/v1），在所有受支持的 Kubernetes 版本中均可直接使用。

典型用例

CronJob 适用于多种自动化场景，常见用例如下：

• 在指定时间点运行一次性任务
• 创建周期性运行的任务，例如数据库备份、发送报告邮件、清理临时文件、健康检查等

CronJob 规格说明

CronJob 资源定义包含必需字段和可选字段，合理配置可满足不同调度需求。

必需字段

• .spec.schedule：调度配置，指定任务运行周期，格式遵循 Cron 语法
• .spec.jobTemplate：Job 模板，指定需要运行的任务，格式同 Job

可选字段

• .spec.startingDeadlineSeconds：启动 Job 的期限（秒）。如果因任何原因错过调度时间，超过此期限的 Job 将被视为失败。未指定则无期限限制
• .spec.concurrencyPolicy：并发策略，指定如何处理 CronJob 创建的 Job 的并发执行：
  • Allow（默认）：允许并发运行 Job
  • Forbid：禁止并发运行，如果前一个未完成，则跳过下一个
  • Replace：取消当前运行的 Job，用新的替换

并发策略仅适用于同一个 CronJob 创建的 Job。不同 CronJob 之间创建的 Job 总是允许并发运行。

• .spec.suspend：挂起标志，设置为 true 时，后续所有执行都会被挂起。对已开始执行的 Job 不起作用。默认值为 false
• .spec.successfulJobsHistoryLimit 和 .spec.failedJobsHistoryLimit：历史记录限制，指定保留多少个完成和失败的 Job。默认值分别为 3 和 1，设置为 0 表示完成后不保留相关类型的 Job

创建 CronJob

可以通过 YAML 文件或 kubectl 命令创建 CronJob 资源。

使用 YAML 文件

以下是 CronJob 的 YAML 配置示例：

apiVersion: batch/v1
kind: CronJob
metadata:
  name: hello
spec:
  schedule: "*/1 * * * *"
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: hello
            image: busybox:1.35
            args:
            - /bin/sh
            - -c
            - date; echo Hello from the Kubernetes cluster
          restartPolicy: OnFailure

kubectl apply -f cronjob.yaml

使用 kubectl 命令

也可以直接通过命令行创建 CronJob：

kubectl create cronjob hello --schedule="*/1 * * * *" --image=busybox:1.35 -- /bin/sh -c "date; echo Hello from the Kubernetes cluster"

管理 CronJob

日常运维中，需关注 CronJob 的状态、相关 Job 和 Pod 的执行情况。

查看 CronJob 状态

kubectl get cronjob
kubectl describe cronjob hello

查看相关 Job 和 Pod

kubectl get jobs
kubectl get pods --selector=job-name=hello-1202039034
kubectl logs hello-1202039034-x7db5

CronJob 限制和注意事项

在实际使用 CronJob 时，需注意以下限制和设计要点。

调度可靠性

CronJob 在每次调度时间内大概会创建一个 Job 对象。说大概是因为在特定环境下可能会：

• 创建两个 Job
• 一个 Job 都没创建

因此，Job 操作应该设计为幂等的。

时区处理

CronJob 调度基于控制平面运行的时区。如果控制平面在不同时区的多个节点上运行，调度时间可能会不可预测。

Job 管理职责

• Job 负责重试创建 Pod，并决定 Pod 组的成功或失败
• CronJob 不会检查 Pod 的状态

删除 CronJob

删除 CronJob 资源不会自动删除其创建的 Job 和 Pod，需手动清理相关资源。

删除 CronJob 资源

kubectl delete cronjob hello

删除 CronJob 不会自动删除其创建的 Job 和 Pod。需要手动清理。

清理相关资源

kubectl get jobs
kubectl delete job hello-1201907962 hello-1202039034
kubectl delete jobs --all  # 谨慎使用

批量清理脚本

# 删除特定 CronJob 创建的所有 Job
kubectl delete jobs -l job-name --selector='job-name=hello'

# 删除超过一定时间的已完成 Job
kubectl delete job $(kubectl get job -o jsonpath='{.items[?(@.status.conditions[0].type=="Complete")].metadata.name}')

最佳实践

• 为 Job 模板中的容器设置适当的资源请求和限制
• 合理设置 restartPolicy 和 backoffLimit，配置重试策略
• 监控 CronJob 的执行状态和失败情况，及时告警
• 确保容器日志能够被适当收集和保存
• 保证 Job 执行幂等，避免重复执行造成问题
• 定期清理历史 Job，避免资源累积

总结

CronJob 机制为 Kubernetes 提供了原生的定时任务调度能力，适用于自动化运维、周期性数据处理等场景。合理配置并结合最佳实践，可提升集群的自动化水平和资源利用效率。