K8s em Exemplos: Leader Election

Eleição de líder garante que apenas uma instância de uma aplicação distribuída execute certas tarefas por vez. Kubernetes fornece eleição de líder via objetos Lease. O líder mantém o lease; se falhar, outra instância o adquire. Use para: workers singleton, tarefas agendadas, padrões de controller, evitar processamento duplicado.
leader-election-deployment.yaml

Faça deploy de múltiplas réplicas onde apenas uma é o líder ativo. O container sidecar lida com eleição de líder usando a API do Kubernetes. A app principal verifica um arquivo local ou endpoint para determinar se é o líder.

 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: worker
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: worker
  template:
    metadata:
      labels:
        app: worker
    spec:
      serviceAccountName: leader-election
      containers:
        - name: worker
          image: my-worker:v1
          env:
            - name: POD_NAME
              valueFrom:
                fieldRef:
                  fieldPath: metadata.name

O sidecar leader-election usa a imagem leader-elector. Ele cria um objeto Lease e continuamente o renova. Quando este Pod é o líder, expõe esse status via endpoint local ou arquivo.

 
        - name: leader-elector
          image: registry.k8s.io/leader-elector:0.5
          args:
            - --election=worker-election
            - --http=0.0.0.0:4040
          ports:
            - containerPort: 4040
leader-election-rbac.yaml

Eleição de líder requer permissões para criar e atualizar objetos Lease. A ServiceAccount precisa de get, create e update em leases no grupo de API coordination.k8s.io.

 
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: leader-election
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: Role
metadata:
  name: leader-election
rules:
  - apiGroups: ["coordination.k8s.io"]
    resources: ["leases"]
    verbs: ["get", "create", "update"]
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: RoleBinding
metadata:
  name: leader-election
subjects:
  - kind: ServiceAccount
    name: leader-election
roleRef:
  kind: Role
  name: leader-election
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
lease.yaml

Um objeto Lease armazena estado de eleição de líder. holderIdentity é o líder atual. leaseDurationSeconds é quanto tempo o lease é válido. renewTime é quando o líder renovou por último. Se o líder falhar em renovar, outro Pod pode adquirir.

 
apiVersion: coordination.k8s.io/v1
kind: Lease
metadata:
  name: worker-election
spec:
  holderIdentity: worker-7d8f9b6c4d-abc12
  leaseDurationSeconds: 15
  acquireTime: "2024-01-15T10:30:00Z"
  renewTime: "2024-01-15T10:31:45Z"
  leaseTransitions: 3
leader-election-native.yaml

Muitas aplicações implementam eleição de líder nativamente usando client-go ou bibliotecas similares. Configure nome do lease, namespace, duração e callbacks para quando liderança é adquirida ou perdida.

 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: controller
spec:
  replicas: 2
  template:
    spec:
      serviceAccountName: leader-election
      containers:
        - name: controller
          image: my-controller:v1
          args:
            - --leader-elect=true
            - --leader-election-id=controller-leader
            - --leader-election-namespace=$(POD_NAMESPACE)
            - --leader-election-lease-duration=15s
            - --leader-election-renew-deadline=10s
            - --leader-election-retry-period=2s
          env:
            - name: POD_NAMESPACE
              valueFrom:
                fieldRef:
                  fieldPath: metadata.namespace
terminal

Inspecione leases para ver líderes atuais. A coluna HOLDER mostra qual Pod mantém o lease. Observe transições de liderança durante falhas ou deployments.

 
$ kubectl get leases
NAME               HOLDER                      AGE
worker-election    worker-7d8f9b6c4d-abc12     1h
controller-leader  controller-5f6g7h8i9j-xyz   30m

$ kubectl describe lease worker-election
Name:         worker-election
Holder:       worker-7d8f9b6c4d-abc12
Acquire Time: 2024-01-15T10:30:00Z
Renew Time:   2024-01-15T11:31:45Z
Transitions:  3

$ kubectl get pods -l app=worker
NAME                      READY   STATUS    ROLE
worker-7d8f9b6c4d-abc12   2/2     Running   leader
worker-7d8f9b6c4d-def34   2/2     Running   standby
worker-7d8f9b6c4d-ghi56   2/2     Running   standby

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