--- title: 使用工作队列进行粗粒度并行处理 min-kubernetes-server-version: v1.8 content_type: task weight: 20 --- 本例中,我们会运行包含多个并行工作进程的 Kubernetes Job。 本例中,每个 Pod 一旦被创建,会立即从任务队列中取走一个工作单元并完成它,然后将工作单元从队列中删除后再退出。 下面是本次示例的主要步骤: 1. **启动一个消息队列服务** 本例中,我们使用 RabbitMQ,你也可以用其他的消息队列服务。在实际工作环境中,你可以创建一次消息队列服务然后在多个任务中重复使用。 1. **创建一个队列,放上消息数据** 每个消息表示一个要执行的任务。本例中,每个消息是一个整数值。我们将基于这个整数值执行很长的计算操作。 1. **启动一个在队列中执行这些任务的 Job**。该 Job 启动多个 Pod。每个 Pod 从消息队列中取走一个任务,处理它,然后重复执行,直到队列的队尾。 ## {{% heading "prerequisites" %}} 要熟悉 Job 基本用法(非并行的),请参考 [Job](/zh/docs/concepts/workloads/controllers/job/)。 {{< include "task-tutorial-prereqs.md" >}} {{< version-check >}} ## 启动消息队列服务 本例使用了 RabbitMQ,但你可以更改该示例,使用其他 AMQP 类型的消息服务。 在实际工作中,在集群中一次性部署某个消息队列服务,之后在很多 Job 中复用,包括需要长期运行的服务。 按下面的方法启动 RabbitMQ: ```shell kubectl create -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/kubernetes/release-1.3/examples/celery-rabbitmq/rabbitmq-service.yaml ``` ``` service "rabbitmq-service" created ``` ```shell kubectl create -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/kubernetes/release-1.3/examples/celery-rabbitmq/rabbitmq-controller.yaml ``` ``` replicationcontroller "rabbitmq-controller" created ``` 我们仅用到 [celery-rabbitmq 示例](https://github.com/kubernetes/kubernetes/tree/release-1.3/examples/celery-rabbitmq) 中描述的部分功能。 ## 测试消息队列服务 现在,我们可以试着访问消息队列。我们将会创建一个临时的可交互的 Pod,在它上面安装一些工具,然后用队列做实验。 首先创建一个临时的可交互的 Pod: ```shell # 创建一个临时的可交互的 Pod kubectl run -i --tty temp --image ubuntu:14.04 ``` ``` Waiting for pod default/temp-loe07 to be running, status is Pending, pod ready: false ... [ previous line repeats several times .. hit return when it stops ] ... ``` 请注意你的 Pod 名称和命令提示符将会不同。 接下来安装 `amqp-tools` ,这样我们就能用消息队列了。 ```shell # 安装一些工具 root@temp-loe07:/# apt-get update .... [ lots of output ] .... root@temp-loe07:/# apt-get install -y curl ca-certificates amqp-tools python dnsutils .... [ lots of output ] .... ``` 后续,我们将制作一个包含这些包的 Docker 镜像。 接着,我们将要验证我们发现 RabbitMQ 服务: ``` # 请注意 rabbitmq-service 有Kubernetes 提供的 DNS 名称, root@temp-loe07:/# nslookup rabbitmq-service Server: 10.0.0.10 Address: 10.0.0.10#53 Name: rabbitmq-service.default.svc.cluster.local Address: 10.0.147.152 # 你的 IP 地址会不同 ``` 如果 Kube-DNS 没有正确安装,上一步可能会出错。 你也可以在环境变量中找到服务 IP。 ``` # env | grep RABBIT | grep HOST RABBITMQ_SERVICE_SERVICE_HOST=10.0.147.152 # 你的 IP 地址会有所不同 ``` 接着我们将要确认可以创建队列,并能发布消息和消费消息。 ```shell # 下一行,rabbitmq-service 是访问 rabbitmq-service 的主机名。5672是 rabbitmq 的标准端口。 root@temp-loe07:/# export BROKER_URL=amqp://guest:guest@rabbitmq-service:5672 # 如果上一步中你不能解析 "rabbitmq-service",可以用下面的命令替换: # root@temp-loe07:/# BROKER_URL=amqp://guest:guest@$RABBITMQ_SERVICE_SERVICE_HOST:5672 # 现在创建队列: root@temp-loe07:/# /usr/bin/amqp-declare-queue --url=$BROKER_URL -q foo -d foo # 向它推送一条消息: root@temp-loe07:/# /usr/bin/amqp-publish --url=$BROKER_URL -r foo -p -b Hello # 然后取回它. root@temp-loe07:/# /usr/bin/amqp-consume --url=$BROKER_URL -q foo -c 1 cat && echo Hello root@temp-loe07:/# ``` 最后一个命令中, `amqp-consume` 工具从队列中取走了一个消息,并把该消息传递给了随机命令的标准输出。 在这种情况下,`cat` 会打印它从标准输入中读取的字符,echo 会添加回车符以便示例可读。 ## 为队列增加任务 现在让我们给队列增加一些任务。在我们的示例中,任务是多个待打印的字符串。 实践中,消息的内容可以是: - 待处理的文件名 - 程序额外的参数 - 数据库表的关键字范围 - 模拟任务的配置参数 - 待渲染的场景的帧序列号 本例中,如果有大量的数据需要被 Job 的所有 Pod 读取,典型的做法是把它们放在一个共享文件系统中,如NFS,并以只读的方式挂载到所有 Pod,或者 Pod 中的程序从类似 HDFS 的集群文件系统中读取。 例如,我们创建队列并使用 amqp 命令行工具向队列中填充消息。实践中,你可以写个程序来利用 amqp 客户端库来填充这些队列。 ```shell /usr/bin/amqp-declare-queue --url=$BROKER_URL -q job1 -d job1 for f in apple banana cherry date fig grape lemon melon do /usr/bin/amqp-publish --url=$BROKER_URL -r job1 -p -b $f done ``` 这样,我们给队列中填充了8个消息。 ## 创建镜像 现在我们可以创建一个做为 Job 来运行的镜像。 我们将用 `amqp-consume` 来从队列中读取消息并实际运行我们的程序。这里给出一个非常简单的示例程序: {{< codenew language="python" file="application/job/rabbitmq/worker.py" >}} 现在,编译镜像。如果你在用源代码树,那么切换到目录 `examples/job/work-queue-1`。 否则的话,创建一个临时目录,切换到这个目录。下载 [Dockerfile](/examples/application/job/rabbitmq/Dockerfile),和 [worker.py](/examples/application/job/rabbitmq/worker.py)。 无论哪种情况,都可以用下面的命令编译镜像 ```shell docker build -t job-wq-1 . ``` 对于 [Docker Hub](https://hub.docker.com/), 给你的应用镜像打上标签, 标签为你的用户名,然后用下面的命令推送到 Hub。用你的 Hub 用户名替换 ``。 ```shell docker tag job-wq-1 /job-wq-1 docker push /job-wq-1 ``` 如果你在用[谷歌容器仓库](https://cloud.google.com/tools/container-registry/), 用你的项目 ID 作为标签打到你的应用镜像上,然后推送到 GCR。 用你的项目 ID 替换 ``。 ```shell docker tag job-wq-1 gcr.io//job-wq-1 gcloud docker -- push gcr.io//job-wq-1 ``` ## 定义 Job 这里给出一个 Job 定义 yaml文件。你需要拷贝一份并编辑镜像以匹配你使用的名称,保存为 `./job.yaml`。 {{< codenew file="application/job/rabbitmq/job.yaml" >}} 本例中,每个 Pod 使用队列中的一个消息然后退出。这样,Job 的完成计数就代表了完成的工作项的数量。本例中我们设置 `.spec.completions: 8`,因为我们放了8项内容在队列中。 ## 运行 Job 现在我们运行 Job: ```shell kubectl create -f ./job.yaml ``` 稍等片刻,然后检查 Job。 ```shell kubectl describe jobs/job-wq-1 ``` ``` Name: job-wq-1 Namespace: default Selector: controller-uid=41d75705-92df-11e7-b85e-fa163ee3c11f Labels: controller-uid=41d75705-92df-11e7-b85e-fa163ee3c11f job-name=job-wq-1 Annotations: Parallelism: 2 Completions: 8 Start Time: Wed, 06 Sep 2017 16:42:02 +0800 Pods Statuses: 0 Running / 8 Succeeded / 0 Failed Pod Template: Labels: controller-uid=41d75705-92df-11e7-b85e-fa163ee3c11f job-name=job-wq-1 Containers: c: Image: gcr.io/causal-jigsaw-637/job-wq-1 Port: Environment: BROKER_URL: amqp://guest:guest@rabbitmq-service:5672 QUEUE: job1 Mounts: Volumes: Events: FirstSeen LastSeen Count From SubobjectPath Type Reason Message ───────── ──────── ───── ──── ───────────── ────── ────── ─────── 27s 27s 1 {job } Normal SuccessfulCreate Created pod: job-wq-1-hcobb 27s 27s 1 {job } Normal SuccessfulCreate Created pod: job-wq-1-weytj 27s 27s 1 {job } Normal SuccessfulCreate Created pod: job-wq-1-qaam5 27s 27s 1 {job } Normal SuccessfulCreate Created pod: job-wq-1-b67sr 26s 26s 1 {job } Normal SuccessfulCreate Created pod: job-wq-1-xe5hj 15s 15s 1 {job } Normal SuccessfulCreate Created pod: job-wq-1-w2zqe 14s 14s 1 {job } Normal SuccessfulCreate Created pod: job-wq-1-d6ppa 14s 14s 1 {job } Normal SuccessfulCreate Created pod: job-wq-1-p17e0 ``` 我们所有的 Pod 都成功了。耶! ## 替代方案 本文所讲述的处理方法的好处是你不需要修改你的 "worker" 程序使其知道工作队列的存在。 本文所描述的方法需要你运行一个消息队列服务。如果不方便运行消息队列服务,你也许会考虑另外一种 [任务模式](/zh/docs/concepts/workloads/controllers/job/#job-patterns)。 本文所述的方法为每个工作项创建了一个 Pod。 如果你的工作项仅需数秒钟,为每个工作项创建 Pod会增加很多的常规消耗。 可以考虑另外的方案请参考[示例](/zh/docs/tasks/job/fine-parallel-processing-work-queue/), 这种方案可以实现每个 Pod 执行多个工作项。 示例中,我们使用 `amqp-consume` 从消息队列读取消息并执行我们真正的程序。 这样的好处是你不需要修改你的程序使其知道队列的存在。 要了解怎样使用客户端库和工作队列通信,请参考 [不同的示例](/zh/docs/tasks/job/fine-parallel-processing-work-queue/)。 ## 友情提醒 如果设置的完成数量小于队列中的消息数量,会导致一部分消息项不会被执行。 如果设置的完成数量大于队列中的消息数量,当队列中所有的消息都处理完成后, Job 也会显示为未完成。Job 将创建 Pod 并阻塞等待消息输入。 当发生下面两种情况时,即使队列中所有的消息都处理完了,Job 也不会显示为完成状态: * 在 amqp-consume 命令拿到消息和容器成功退出之间的时间段内,执行杀死容器操作; * 在 kubelet 向 api-server 传回 Pod 成功运行之前,发生节点崩溃。