kubernetes-Pod基于污点、容忍度、亲和性的多种调度策略(一)

一.标签

1.什么是标签

标签其实就一对 key/value ，被关联到对象上，比如Pod,标签的使用我们倾向于能够表示对象的特殊特点，就是一眼就看出了这个Pod是干什么的，标签可以用来划分特定的对象（比如版本，服务类型等），标签可以在创建一个对象的时候直接定义，也可以在后期随时修改，每一个对象可以拥有多个标签，但是，key值必须是唯一的。创建标签之后也可以方便我们对资源进行分组管理。如果对pod打标签，之后就可以使用标签来查看、删除指定的pod。
在k8s中，大部分资源都可以打标签。

2.给Pod资源打标签

创建一个Pod资源，定义标签 app:nginx 、env:dev

vim test.podapiversion: v1
kind: Pod
metadata:name: testlabels:app: nginxenv: dev
spec: containers:- name: nginximage: nginxports:- containerPort: 80

执行YAML文件创建Pod

kubectl apply -f test.pod

给Pod打标签

kubectl label pod test release=v1

查看Pod标签内容

kubectl  get pod test --show-labels

3.给Node节点打标签

1.添加env标签针对node1节点

kubectl label nodes node1 env=dev

2.查看标签

kubectl get nodes node1 --show-labels

3.删除env节点标签针对node1节点

kubectl label nodes node1 env-

4.查看标签资源

1.查看默认空间下所有Pod资源标签内容

kubectl get pods --show-labels

2.查看kube-system命名空间下所有Pod资源标签内容：

kubectl get pods -n kube-system --show-labels

3.查看默认默认命名空间下，标签Key=app的Pod资源，不显示标签内容：

kubectl get pods -l app

4.查看默认默认命名空间下，标签Key=app的Pod资源，并显示标签内容：

kubectl get pods -L app

5.查看所有命名空间下，所有Pod资源的标签内容

kubectl get pods --all-namespaces --show-labels

6.查看所有Node节点标签

kubectl get nodes --show-labels

二.Node选择器

Node选择器是指，我们在创建Pod资源时指定该Pod资源运行在哪台Node节点上，默认schedule会根据资源随机调度到一个工作节点，但是我们可以通过nodeName、nodeSelector在指定运行到那台Node节点。

1.nodeName(指定Pod调度到指定Node节点)

指定Pod资源调度到指定的Node节点

vim nn-pod.yaml apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: mypodlabels:app: nginxenv: dev
spec:nodeName: node1  # 运行在node1节点containers:- name: nginximage: nginximagePullPolicy: IfNotPresentports:- containerPort: 80

执行资源文件

kubectl apply -f nn-pod.yaml

可以看到Pod调度到了node1节点上

kubectl get pod -owide

2.nodeSelector(指定Pod调度到具有指定标签的Node节点)

指定Pod资源调度到具有哪些标签的节点上，需要注意 当使用nodeSelector 选择了多个标签，会调度到都满足此标签的节点上，并非满足其中一个标签！
如下配置，该Pod资源调度到具有 test=test节点上

vim ns-pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: mypodlabels:app: nginxenv: dev
spec:nodeSelector:test: testcontainers:- name: nginximage: nginximagePullPolicy: IfNotPresentports:- containerPort: 80

执行资源文件，我们查看Pod信息时会发现 当前Pod状态处于Pending 状态，就是带决策调度到那台节点上，因为我们并没有具有 test=test 的节点，下面我们给节点打标签

kubectl label  nodes node1 test=test

再次查看，Pod处于Running状态，并调度到了指定节点

kubectl get pods -o wide

三.亲和性

1.Node亲和性-nodeAffinity

K8S中的Node亲和性是指将Pod调度到特定的节点上的能力，通过使用Node亲和性，可以将Pod调度到具有特定硬件、软件或其他特定属性的节点上，以满足应用程序的需求。

我们可以使用 explain 帮助命令查看：

kubectl explain pod.spec.affinity.nodeAffinity

• prefered软亲和性：表示有节点尽量满足这个位置定义的亲和性，并不是一个必须的条件。

• require硬亲和性：表示必须有节点满足这个配置定义的亲和性，这是个硬性条件。

1.定义Node硬亲和性示例如下：

cat pod-require-affinity.yaml 
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-nginxnamespace: defaultlabels:app: nginxenv: dev
spec:affinity:nodeAffinity:                                     # 定义Node亲和性requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 定义硬亲和性nodeSelectorTerms:                           - matchExpressions:                 # 根据标签选择Node- key: env                        # 定义标签key operator: In                    # IN:等于values:                         # 定义标签values(或者关系)- dev                           # 调度到具有env=dev 或者 env=test 的标签Node节点- testcontainers:- name: nginximage: nginximagePullPolicy: IfNotPresentports: - containerPort: 80 

执行后并不会创建Pod，因为没有满足标签的Node节点；给节点打标签 env=test后则会调度到此Node节点上

kubectl label node master1  env=test
kubectl get pods

2.定义Node软亲和性

cat pod-prefered-affinity.yaml 
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-nginx-preferednamespace: defaultlabels:env: uatapp: nginx
spec:affinity:nodeAffinity:preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:   # 软亲和性- preference:matchExpressions:                           # 根据标签选择Node- key: zone                  operator: Invalues:- foo- barweight: 10                                    # 权重值containers:- name: pod-nginx-preferedimage: nginximagePullPolicy: IfNotPresentports:- containerPort: 80

执行后 会看到创建的Pod资源，即使没有满足标签的Node节点，也会找一台Node创建Pod资源

kubectl apply -f pod-prefered-affinity.yaml
kubectl get pods

权重值表示：weight 是相对权重，权重值越高，pod被调度到指定的node节点几率就越大

2.Pod亲和性-pod-Affinity

Pod亲和性是指将一组Pod调度到同一台物理主机或逻辑分区中的能力。这种亲和性可以用于确保相关的Pod在同一台主机上运行，以便它们可以更快地进行通信，或者为了提高可靠性，以便它们可以共享相同的存储或网络资源。
我们可以使用 explain 帮助命令查看：

kubectl explain pod.spec.affinity.podAffinity

• prefered软亲和性：表示有节点尽量满足这个位置定义的亲和性，并不是一个必须的条件。

• require硬亲和性：表示必须有节点满足这个配置定义的亲和性，这是个硬性条件。

1、定义两个Pod，第二个Pod调度到第一个Pod所在节点上。
第一个Pod资源清单如下：

cat pod-podaffinity-1.yaml 
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-affinity-1namespace: defaultlabels:app: nginxenv: devspec:containers:- name: nginximage: nginx

第二个Pod资源清单如下

cat pod-podaffinity-2.yaml 
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-affinity-2namespace: defaultlabels:app: nginxenv: dev
spec:affinity:podAffinity:requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:  # 硬亲和性- labelSelector: matchExpressions:- key: app             # 定义 Pod的keyoperator: In         # In = =values: - nginx              # 定义Pod的value,意思指调度到具有app=nginx标签的Pod所在节点topologyKey: kubernetes.io/hostname # 定义Node节点key,用于匹配节点判断是否在同一台服务器containers:- name: busyboximage: busybox:latestimagePullPolicy: IfNotPresentcommand: ["sh","-c","sleep 3600"]

按照顺序执行，第二个Pod会调度到第一个Pod所在Node节点上。

kubectl apply -f pod-podaffinity-1.yaml
kubectl apply -f pod-podaffinity-2.yaml

3.Pod反亲和性-podAntiAffinity

和上面Pod亲和性相反，两组Pod不会调度到同一台物理服务器上。

1、定义两个Pod，第二个Pod，禁止调度到第一个Pod所在节点。

第一个Pod资源清单：

cat pod-1.yaml 
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-1namespace: defaultlabels:app: nginxenv: devspec:containers:- name: nginximage: nginx

第二个Pod资源清单：

cat pod-2.yaml 
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-2namespace: defaultspec:affinity:podAntiAffinity:   # Pod反亲和性requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:- topologyKey: kubernetes.io/hostnamelabelSelector: # 标签匹配 app=nginxmatchExpressions:- key: appoperator: Invalues: - nginxcontainers:- name: nginximage: nginx

执行文件，两个Pod不会调度到同一个节点

kubectl apply -f pod-1.yaml
kubectl apply -f pod-2.yaml