k8s-实战入门-Pod详解（十四）

亲和性调度

上一节，介绍了两种定向调度的方式，使用起来非常方便，但是也有一定的问题，那就是如果没有满足条件的Node，那么Pod将不会被运行，即使在集群中还有可用Node列表也不行，这就限制了它的使用场景。

基于上面的问题，kubernetes还提供了一种亲和性调度（Affinity）。它在NodeSelector的基础之上的进行了扩展，可以通过配置的形式，实现优先选择满足条件的Node进行调度，如果没有，也可以调度到不满足条件的节点上，使调度更加灵活。

Affinity主要分为三类：

nodeAffinity(node亲和性）: 以node为目标，解决pod可以调度到哪些node的问题

podAffinity(pod亲和性) : 以pod为目标，解决pod可以和哪些已存在的pod部署在同一个拓扑域中的问题

podAntiAffinity(pod反亲和性) : 以pod为目标，解决pod不能和哪些已存在pod部署在同一个拓扑域中的问题

关于亲和性(反亲和性)使用场景的说明：

亲和性：如果两个应用频繁交互，那就有必要利用亲和性让两个应用的尽可能的靠近，这样可以减少因网络通信而带来的性能损耗。

反亲和性：当应用的采用多副本部署时，有必要采用反亲和性让各个应用实例打散分布在各个node上，这样可以提高服务的高可用性。

NodeAffinity

首先来看一下NodeAffinity的可配置项：

pod.spec.affinity.nodeAffinity

requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution Node节点必须满足指定的所有规则才可以，相当于硬限制

nodeSelectorTerms 节点选择列表

matchFields 按节点字段列出的节点选择器要求列表

matchExpressions 按节点标签列出的节点选择器要求列表(推荐)

key 键

values 值

operator 关系符支持Exists, DoesNotExist, In, NotIn, Gt, Lt

preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 优先调度到满足指定的规则的Node，相当于软限制 (倾向)

preference 一个节点选择器项，与相应的权重相关联

matchFields 按节点字段列出的节点选择器要求列表

matchExpressions 按节点标签列出的节点选择器要求列表(推荐)

key 键

values 值

operator 关系符支持In, NotIn, Exists, DoesNotExist, Gt, Lt

weight 倾向权重，在范围1-100。

关系符的使用说明:

- matchExpressions:

- key: nodeenv # 匹配存在标签的key为nodeenv的节点

operator: Exists

- key: nodeenv # 匹配标签的key为nodeenv,且value是"xxx"或"yyy"的节点

operator: In

values: ["xxx","yyy"]

- key: nodeenv # 匹配标签的key为nodeenv,且value大于"xxx"的节点

operator: Gt

values: "xxx"

接下来首先演示一下requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution ,

创建pod-nodeaffinity-required.yaml

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

namespace: dev

spec:

containers:

- name: nginx

image: nginx:1.17.1

affinity: #亲和性设置

nodeAffinity: #设置node亲和性

requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 硬限制

nodeSelectorTerms:

- matchExpressions: # 匹配env的值在["xxx","yyy"]中的标签

- key: nodeenv

operator: In

values: ["xxx","yyy"]

# 创建pod

[root@master~]# kubectl create -f pod-nodeaffinity-required.yaml

pod/pod-nodeaffinity-requiredcreated

# 查看pod状态（运行失败）

[root@master~]# kubectl get pods pod-nodeaffinity-required -n dev -o wide

NAMEREADYSTATUSRESTARTSAGEIPNODE......

pod-nodeaffinity-required0/1Pending016s<none><none>......

# 查看Pod的详情

# 发现调度失败，提示node选择失败

[root@master~]# kubectl describe pod pod-nodeaffinity-required -n dev

......

WarningFailedScheduling<unknown>default-scheduler0/3nodesareavailable:3node(s)didn't match node selector.

#接下来，停止pod

[root@master~]# kubectl delete -f pod-nodeaffinity-required.yaml

pod"pod-nodeaffinity-required"deleted

# 修改文件，将values: ["xxx","yyy"]------> ["pro","yyy"]

[root@master~]# vim pod-nodeaffinity-required.yaml

# 再次启动

[root@master~]# kubectl create -f pod-nodeaffinity-required.yaml

pod/pod-nodeaffinity-requiredcreated

# 此时查看，发现调度成功，已经将pod调度到了node1上

[root@master~]# kubectl get pods pod-nodeaffinity-required -n dev -o wide

NAMEREADYSTATUSRESTARTSAGEIPNODE......

pod-nodeaffinity-required1/1Running011s10.244.1.89node1......

接下来再演示一下requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution ,

创建pod-nodeaffinity-preferred.yaml

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

namespace: dev

spec:

containers:

- name: nginx

image: nginx:1.17.1

affinity: #亲和性设置

nodeAffinity: #设置node亲和性

preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 软限制

- weight: 1

preference:

matchExpressions: # 匹配env的值在["xxx","yyy"]中的标签(当前环境没有)

- key: nodeenv

operator: In

values: ["xxx","yyy"]

# 创建pod

[root@master~]# kubectl create -f pod-nodeaffinity-preferred.yaml

pod/pod-nodeaffinity-preferredcreated

# 查看pod状态（运行成功）

[root@master~]# kubectl get pod pod-nodeaffinity-preferred -n dev

NAMEREADYSTATUSRESTARTSAGE

pod-nodeaffinity-preferred1/1Running040s

NodeAffinity规则设置的注意事项：

1 如果同时定义了nodeSelector和nodeAffinity，那么必须两个条件都得到满足，Pod才能运行在指定的Node上

2 如果nodeAffinity指定了多个nodeSelectorTerms，那么只需要其中一个能够匹配成功即可

3 如果一个nodeSelectorTerms中有多个matchExpressions ，则一个节点必须满足所有的才能匹配成功

4 如果一个pod所在的Node在Pod运行期间其标签发生了改变，不再符合该Pod的节点亲和性需求，则系统将忽略此变化

PodAffinity

PodAffinity主要实现以运行的Pod为参照，实现让新创建的Pod跟参照pod在一个区域的功能。

首先来看一下PodAffinity的可配置项：

pod.spec.affinity.podAffinity

requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 硬限制

namespaces 指定参照pod的namespace

topologyKey 指定调度作用域

labelSelector 标签选择器

matchExpressions 按节点标签列出的节点选择器要求列表(推荐)

key 键

values 值

operator 关系符支持In, NotIn, Exists, DoesNotExist.

matchLabels 指多个matchExpressions映射的内容

preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 软限制

podAffinityTerm 选项

namespaces

topologyKey

labelSelector

matchExpressions

key 键

values 值

operator

matchLabels

weight 倾向权重，在范围1-100

topologyKey用于指定调度时作用域,例如:

如果指定为kubernetes.io/hostname，那就是以Node节点为区分范围

如果指定为beta.kubernetes.io/os,则以Node节点的操作系统类型来区分

接下来，演示下requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution,

1）首先创建一个参照Pod，pod-podaffinity-target.yaml：

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

namespace: dev

labels:

podenv: pro#设置标签

spec:

containers:

- name: nginx

image: nginx:1.17.1

nodeName: node1# 将目标pod名确指定到node1上

# 启动目标pod

[root@master~]# kubectl create -f pod-podaffinity-target.yaml

pod/pod-podaffinity-targetcreated

# 查看pod状况

[root@master~]# kubectl get pods pod-podaffinity-target -n dev

NAMEREADYSTATUSRESTARTSAGE

pod-podaffinity-target1/1Running04s

2）创建pod-podaffinity-required.yaml，内容如下：

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

namespace: dev

spec:

containers:

- name: nginx

image: nginx:1.17.1

affinity: #亲和性设置

podAffinity: #设置pod亲和性

requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 硬限制

- labelSelector:

matchExpressions: # 匹配env的值在["xxx","yyy"]中的标签

- key: podenv

operator: In

values: ["xxx","yyy"]

topologyKey: kubernetes.io/hostname

上面配置表达的意思是：新Pod必须要与拥有标签nodeenv=xxx或者nodeenv=yyy的pod在同一Node上，显然现在没有这样pod，接下来，运行测试一下。

# 启动pod

[root@master~]# kubectl create -f pod-podaffinity-required.yaml

pod/pod-podaffinity-requiredcreated

# 查看pod状态，发现未运行

[root@master~]# kubectl get pods pod-podaffinity-required -n dev

NAMEREADYSTATUSRESTARTSAGE

pod-podaffinity-required0/1Pending09s

# 查看详细信息

[root@master~]# kubectl describe pods pod-podaffinity-required -n dev

......

Events:

TypeReasonAgeFromMessage

-------------------------

WarningFailedScheduling<unknown>default-scheduler0/3nodesareavailable:2node(s)didn't match pod affinity rules, 1 node(s) had taints that the pod didn'ttolerate.

# 接下来修改 values: ["xxx","yyy"]----->values:["pro","yyy"]

# 意思是：新Pod必须要与拥有标签nodeenv=xxx或者nodeenv=yyy的pod在同一Node上

[root@master~]# vim pod-podaffinity-required.yaml

# 然后重新创建pod，查看效果

[root@master~]# kubectl delete -f pod-podaffinity-required.yaml

pod"pod-podaffinity-required"deleted

[root@master~]# kubectl create -f pod-podaffinity-required.yaml

pod/pod-podaffinity-requiredcreated

# 发现此时Pod运行正常

[root@master~]# kubectl get pods pod-podaffinity-required -n dev

NAMEREADYSTATUSRESTARTSAGELABELS

pod-podaffinity-required1/1Running06s<none>

关于PodAffinity的 preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution，这里不再演示。

PodAntiAffinity

PodAntiAffinity主要实现以运行的Pod为参照，让新创建的Pod跟参照pod不在一个区域中的功能。

它的配置方式和选项跟PodAffinty是一样的，这里不再做详细解释，直接做一个测试案例。

1）继续使用上个案例中目标pod

[root@master~]# kubectl get pods -n dev -o wide --show-labels

NAMEREADYSTATUSRESTARTSAGEIPNODELABELS

pod-podaffinity-required1/1Running03m29s10.244.1.38node1<none>

pod-podaffinity-target1/1Running09m25s10.244.1.37node1podenv=pro

2）创建pod-podantiaffinity-required.yaml，内容如下：

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

namespace: dev

spec:

containers:

- name: nginx

image: nginx:1.17.1

affinity: #亲和性设置

podAntiAffinity: #设置pod亲和性

requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 硬限制

- labelSelector:

matchExpressions: # 匹配podenv的值在["pro"]中的标签

- key: podenv

operator: In

values: ["pro"]

topologyKey: kubernetes.io/hostname

上面配置表达的意思是：新Pod必须要与拥有标签nodeenv=pro的pod不在同一Node上，运行测试一下。

# 创建pod

[root@master~]# kubectl create -f pod-podantiaffinity-required.yaml

pod/pod-podantiaffinity-requiredcreated

# 查看pod

# 发现调度到了node2上

[root@master~]# kubectl get pods pod-podantiaffinity-required -n dev -o wide

NAMEREADYSTATUSRESTARTSAGEIPNODE..

pod-podantiaffinity-required1/1Running030s10.244.1.96node2..

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k8s-实战入门-Pod详解（十四）

亲和性调度

NodeAffinity

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