📚 Nomad 核心概念¶

📖 概述¶

深入理解 Nomad 的核心概念是掌握 Nomad 的关键。本章详细讲解 Job、Task Group、Task、Allocation 等核心组件。

🎯 核心概念层级¶

Job (作业)
  └── Task Group (任务组)
        ├── Task 1 (任务1)
        ├── Task 2 (任务2)
        └── Network (网络)
              ├── Allocation 1 (实例1)
              └── Allocation 2 (实例2)

📦 Job (作业)¶

什么是 Job？¶

Job 是 Nomad 的**基本调度单元**，定义了需要运行的工作负载。

Job 的组成¶

job "my-app" {
  # 基本属性
  datacenters = ["dc1", "dc2"]  # 数据中心
  type        = "service"        # 类型
  priority    = 50               # 优先级（1-100）

  # 更新策略
  update {
    max_parallel = 2
    stagger      = "30s"
  }

  # 任务组
  group "web" {
    # ...
  }
}

Job 类型（Type）¶

1️⃣ Service（服务型）¶

特点： - 长期运行的服务 - 自动重启失败的任务 - 支持滚动更新

适用场景： - Web 服务 - API 服务 - 数据库 - 消息队列

示例：

job "web-server" {
  type = "service"

  group "web" {
    count = 3  # 运行 3 个实例

    task "nginx" {
      driver = "docker"

      config {
        image = "nginx:latest"
        ports = ["http"]
      }

      resources {
        cpu    = 500
        memory = 256
      }
    }
  }
}

2️⃣ Batch（批处理型）¶

特点： - 运行完成后退出 - 不自动重启 - 适合一次性任务

适用场景： - 数据处理 - 报表生成 - 备份任务 - ETL 任务

示例：

job "data-import" {
  type = "batch"

  group "import" {
    task "import-script" {
      driver = "docker"

      config {
        image = "python:3.9"
        command = "python"
        args = ["import.py"]
      }

      resources {
        cpu    = 1000
        memory = 1024
      }
    }
  }
}

3️⃣ System（系统型）¶

特点： - 每个 Client 节点运行一个实例 - 类似 Kubernetes 的 DaemonSet - 节点加入时自动部署

适用场景： - 日志收集 - 监控 Agent - 网络代理 - 安全扫描

示例：

job "monitoring-agent" {
  type = "system"

  group "agent" {
    task "node-exporter" {
      driver = "docker"

      config {
        image = "prom/node-exporter:latest"
        network_mode = "host"
      }

      resources {
        cpu    = 100
        memory = 128
      }
    }
  }
}

Job 优先级（Priority）¶

job "critical-service" {
  # 优先级：1-100，数值越大优先级越高
  priority = 80

  # 高优先级的 Job 会优先获得资源
  # 在资源紧张时，低优先级的 Job 可能被抢占
}

👥 Task Group (任务组)¶

什么是 Task Group？¶

Task Group 是一组**相关任务的集合**，类似 Kubernetes 的 Pod。

特点¶

同一 Task Group 内的任务**运行在同一节点**
共享网络命名空间
共享存储卷
作为一个整体进行调度

基本配置¶

group "cache" {
  # 实例数量
  count = 3

  # 重启策略
  restart {
    attempts = 3
    interval = "5m"
    delay    = "25s"
    mode     = "fail"
  }

  # 更新策略
  update {
    max_parallel     = 1
    health_check     = "checks"
    min_healthy_time = "10s"
    healthy_deadline = "5m"
  }

  # 任务定义
  task "redis" {
    # ...
  }

  task "sidecar" {
    # ...
  }
}

约束条件（Constraints）¶

group "gpu-task" {
  # 必须有 GPU
  constraint {
    attribute = "${attr.gpu.present}"
    value     = "true"
  }

  # 只在特定数据中心
  constraint {
    attribute = "${node.datacenter}"
    value     = "dc1"
  }

  # 避免特定节点类别
  constraint {
    attribute = "${node.class}"
    operator  = "!="
    value     = "spot"
  }
}

亲和性（Affinity）¶

group "web" {
  # 软约束：优先选择有 SSD 的节点
  affinity {
    attribute = "${meta.storage_type}"
    value     = "ssd"
    weight    = 75  # 权重：-100 到 100
  }

  # 优先选择 CPU 较多的节点
  affinity {
    attribute = "${attr.cpu.numcores}"
    operator  = ">"
    value     = "4"
    weight    = 50
  }
}

反亲和性（Spread）¶

group "database" {
  # 跨节点分布（高可用）
  spread {
    attribute = "${node.unique.id}"
    weight    = 100
  }

  # 跨机架分布
  spread {
    attribute = "${meta.rack}"
    weight    = 50
  }
}

⚙️ Task (任务)¶

什么是 Task？¶

Task 是 Nomad 中的**最小执行单元**，定义了具体要运行的工作。

基本配置¶

task "web-server" {
  # 驱动类型
  driver = "docker"

  # 驱动配置
  config {
    image = "nginx:alpine"
    ports = ["http", "https"]

    volumes = [
      "/host/path:/container/path"
    ]
  }

  # 环境变量
  env {
    APP_ENV = "production"
    LOG_LEVEL = "info"
  }

  # 资源需求
  resources {
    cpu    = 500   # MHz
    memory = 256   # MB

    network {
      mbits = 10
      port "http" {
        static = 80
      }
      port "https" {
        static = 443
      }
    }
  }

  # 服务注册
  service {
    name = "nginx"
    port = "http"
  }
}

🚗 Driver (驱动)¶

支持的驱动类型¶

1️⃣ Docker 驱动¶

task "app" {
  driver = "docker"

  config {
    image = "myapp:latest"

    # 端口映射
    ports = ["http"]

    # 卷挂载
    volumes = [
      "/data:/app/data",
      "secrets:/app/secrets:ro"
    ]

    # 资源限制
    cpu_hard_limit = true
    memory_hard_limit = 512

    # 日志配置
    logging {
      type = "json-file"
      config {
        max-size = "10m"
        max-file = "3"
      }
    }

    # 健康检查
    healthchecks {
      disable = false
    }
  }
}

2️⃣ Exec 驱动¶

task "script" {
  driver = "exec"

  config {
    command = "/bin/bash"
    args    = ["-c", "echo Hello World"]
  }
}

3️⃣ Java 驱动¶

task "java-app" {
  driver = "java"

  config {
    jar_path    = "local/app.jar"
    jvm_options = ["-Xmx512m", "-Xms256m"]
    args        = ["--spring.profiles.active=prod"]
  }
}

4️⃣ Raw Exec 驱动¶

task "binary" {
  driver = "raw_exec"

  config {
    command = "/usr/local/bin/myapp"
    args    = ["--config", "/etc/myapp.conf"]
  }
}

📌 Allocation (分配)¶

什么是 Allocation？¶

Allocation 是 Task Group 在某个节点上的**实际运行实例**。

生命周期¶

Pending → Running → Complete/Failed

状态说明¶

状态	说明
pending	等待调度
running	正在运行
complete	成功完成（batch 类型）
failed	运行失败
lost	节点失联

查看 Allocation¶

# 列出所有 Allocation
nomad alloc status

# 查看特定 Allocation
nomad alloc status <alloc-id>

# 查看日志
nomad alloc logs <alloc-id>

# 进入容器
nomad alloc exec <alloc-id> /bin/sh

🔄 Evaluation (评估)¶

什么是 Evaluation？¶

Evaluation 是 Nomad 的**调度决策过程**。

触发场景¶

提交新 Job
更新现有 Job
节点状态变化
Allocation 失败

查看 Evaluation¶

# 查看 Evaluation 状态
nomad eval status <eval-id>

# 输出示例：
# ID                  = abc123
# Status              = complete
# Type                = service
# TriggeredBy         = job-register
# Job ID              = my-app
# Priority            = 50
# Placement Failures  = false

🔁 更新策略（Update Strategy）¶

滚动更新¶

job "web" {
  update {
    # 每次更新的并行数
    max_parallel = 2

    # 健康检查
    health_check = "checks"

    # 最小健康时间
    min_healthy_time = "10s"

    # 健康检查超时
    healthy_deadline = "5m"

    # 自动回滚
    auto_revert = true

    # 自动提升（Canary）
    auto_promote = false

    # Canary 数量
    canary = 1
  }
}

Canary 部署¶

job "api" {
  group "api-server" {
    count = 10

    update {
      # 先部署 2 个 Canary 实例
      canary = 2

      # 手动提升
      auto_promote = false

      # 健康检查
      health_check = "checks"
      min_healthy_time = "30s"
    }
  }
}

操作流程：

# 1. 提交更新
nomad job run app.nomad.hcl

# 2. 观察 Canary
nomad deployment status <deployment-id>

# 3. 手动提升（如果 Canary 正常）
nomad deployment promote <deployment-id>

# 4. 或者回滚
nomad deployment fail <deployment-id>

📊 资源调度¶

资源类型¶

resources {
  # CPU（MHz）
  cpu    = 500

  # 内存（MB）
  memory = 256

  # 网络带宽（Mbps）
  network {
    mbits = 10
  }

  # 设备（GPU等）
  device "nvidia/gpu" {
    count = 1

    constraint {
      attribute = "${device.attr.memory}"
      operator  = ">"
      value     = "8GB"
    }
  }
}

资源超售（Oversubscription）¶

task "app" {
  resources {
    cpu    = 500
    memory = 256

    # 内存超售保留
    memory_max = 512
  }
}

🎯 核心要点¶

✅ Job、Task Group、Task 的层级关系
✅ Service、Batch、System 三种 Job 类型
✅ 约束和亲和性控制调度
✅ Allocation 和 Evaluation 的作用
✅ 更新策略和 Canary 部署

📚 相关文档¶

🏗️ 03-Nomad实战部署 - 生产级集群搭建
🔧 04-Nomad作业编排 - 复杂 Job 配置
🌐 05-Nomad网络与服务发现 - 网络和 Consul 集成

🔄 持续更新中... | 最后更新：2025年10月