Kubernetes----Pod亲和性调度

Kubernetes----Pod亲和性调度

一、亲和性调度简介

1.1 亲和性简介

亲和性调度是指通过配置的形式，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

亲和性（Affinity）主要分为三类：

节点亲和性（nodeAffinity）：以node为目标，解决pod可以调度到哪些node的问题pod亲和性（podAffinity）：以pod为目标，解决pod可以和哪些已经存在pod部署到同一个拓扑域中的问题pod反亲和性（podAntiAffinity）：以pod为目标，解决pod不能和哪些已存在的pod部署在统一个拓扑域中的问题

1.2 亲和性和反亲和性说明

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尽可能靠近，这样可以减少因网络通信而带来的性能损耗反亲和性：当应用采用多副本部署时，有必要采用反亲和性让各个应用实例分布在各个node节点上，这样可以提高服务的高可用性

二、亲和性配置

2.1 节点亲和性（NodeAffinity）

2.1.1 NodeAffinity配置项说明

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 优先调整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，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，范围1-100

关系运算符说明：

# 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"

2.1.2 使用required类型的节点亲和性

首先使用如下命令先给node1和node2打标签

[root@master resource_manage]# kubectl label nodes node1 nodeenv=testnode/node1 labeled[root@master resource_manage]# kubectl label nodes node2 nodeenv=demonode/node2 labeled[root@master resource_manage]# kubectl get node --show-labelsNAME STATUS ROLES AGE VERSION LABELSmaster Ready control-plane,master 10d v1.21.2 beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=master,kubernetes.io/os=linux,node-role.kubernetes.io/control-plane=,node-role.kubernetes.io/master=,node.kubernetes.io/exclude-from-external-load-balancers=node1 Ready 10d v1.21.2 beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=node1,kubernetes.io/os=linux,nodeenv=testnode2 Ready 10d v1.21.2 beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=node2,kubernetes.io/os=linux,nodeenv=demo[root@master resource_manage]#

编辑pod_nodeaffinity_required.yaml文件，内容如下：

apiVersion: v1kind: Namespacemetadata: name: dev---apiVersion: v1kind: Podmetadata: name: pod-nginx namespace: devspec: containers: - name: nginx image: nginx:1.17.1 affinity: nodeAffinity: requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: nodeSelectorTerms: - matchExpressions: - key: nodeenv operator: In values: ["demo","demo1"]

使用如下命令创建资源

[root@master resource_manage]# kubectl apply -f pod_nodeaffinity_required.yamlnamespace/dev unchangedpod/pod-nginx created[root@master resource_manage]#

如下，可以查询到被调度到node2节点上，符合设置调度规则

[root@master resource_manage]# kubectl get pod -n dev -o wideNAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATESpod-nginx 1/1 Running 0 118s 10.244.2.45 node2 [root@master resource_manage]#

如下，删除资源

[root@master resource_manage]# kubectl delete -f pod_nodeaffinity_required.yamlnamespace "dev" deletedpod "pod-nginx" deleted[root@master resource_manage]#

2.1.3 使用prefered类型的节点亲和性

编辑pod_nodeaffinity_preferred.yaml文件，内容如下：

apiVersion: v1kind: Namespacemetadata: name: dev---apiVersion: v1kind: Podmetadata: name: pod-nginx namespace: devspec: containers: - name: nginx image: nginx:1.17.1 affinity: nodeAffinity: preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: - weight: 10 preference: matchExpressions: - key: nodeenv operator: In values: ["demo2","demo1"]

使用如下命令创建资源

[root@master resource_manage]# kubectl apply -f pod_nodeaffinity_preferred.yamlnamespace/dev unchangedpod/pod-nginx created[root@master resource_manage]#

查看结果如下，虽然这里不符合调度条件，但仍然能调度到node2节点，因为这里的调度不是强制性的

[root@master resource_manage]# kubectl get pod -n dev -o wideNAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATESpod-nginx 1/1 Running 0 57m 10.244.2.46 node2 [root@master resource_manage]#

使用如下命令删除资源

[root@master resource_manage]# kubectl delete -f pod_nodeaffinity_preferred.yamlnamespace "dev" deletedpod "pod-nginx" deleted[root@master resource_manage]#

2.1.4 Node亲和性注意事项

1 如果同时定义了nodeSelector和NodeAffinity，name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，name只需要其中一个能匹配成功即可3 如果一个nodeSelectorTerms中有多个matchExpressions，则一个节点必须满足左右的才能匹配成功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，则系统忽略此变化

2.2 Pod亲和性（PodAffinity）

2.2.1 Pod亲和性配置项

pod.spec.affinity.podAffinity requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 硬限制 namespace 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出（推荐） key 键 values 值 operator 关系符，支持 In，NotIn，Exists，NoesNotExist matchLabels 指多个matchExpressions映射的内容 preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 软限制 PodAffinityTerm 选项 namespace topologyKey labelSelector matchExpressions： key 键 values 值 operator matchLabels

其中topologyKey用于指定调度的作用域，如：

如果指定为Kubernetes.io/hostname，那就是以Node节点为分区范围如果指定为beta.kubernets.io/os，则以node节点的操作系统类型来区分

2.2.2 Pod亲和性实例演示

首先使用如下pod_podaffinnity_target.yaml文件创建一个dev命名空间以及一个目标Pod

apiVersion: v1kind: Namespacemetadata: name: dev---apiVersion: v1kind: Podmetadata: name: pod-podaffinity-target namespace: dev labels: podenv: prospec: containers: - name: nginx image: nginx:1.17.1 nodeName:

使用如下命令创建资源

[root@master resource_manage]# kubectl apply -f pod_podaffinnity_target.yamlnamespace/dev createdpod/pod-podaffinity-target created[root@master resource_manage]#

然后编写pod亲和性的yaml文件pod_podaffinity_required.yaml，内容如下：

apiVersion: v1kind: Podmetadata: name: pod-podaffinity-required namespace: devspec: containers: - name: nginx image: nginx:1.17.1 affinity: podAffinity: requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: - labelSelector: matchExpressions: - key: podenv operator: In values: ["pro"] topologyKey:

使用如下命令创建资源

[root@master resource_manage]# kubectl apply -f pod_podaffinity_required.yamlpod/pod-podaffinity-required created[root@master resource_manage]#

通过如下命令可以查看到pod亲和性生效了，此两个pod在一个节点上

[root@master resource_manage]# kubectl get pod -n dev -o wideNAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATESpod-podaffinity-required 1/1 Running 0 2m7s 10.244.1.21 node1 pod-podaffinity-target 1/1 Running 0 13m 10.244.1.20 node1 [root@master resource_manage]#

2.3 Pod反亲和性（PodAntiAffinity）

Pod 反亲和性主要是设置新建的pod与已知pod不在同一个节点上，配置内容和pod亲和性几乎完全一样，这里直接以实例演示 首先使用如下pod_podaffinnity_target.yaml文件创建一个dev命名空间以及一个目标Pod

apiVersion: v1kind: Namespacemetadata: name: dev---apiVersion: v1kind: Podmetadata: name: pod-podaffinity-target namespace: dev labels: podenv: prospec: containers: - name: nginx image: nginx:1.17.1 nodeName:

使用如下命令创建资源

[root@master resource_manage]# kubectl apply -f pod_podaffinnity_target.yamlnamespace/dev createdpod/pod-podaffinity-target created[root@master resource_manage]#

然后编辑pod反亲和性yaml文件pod_podantiaffinity_required.yaml，内容如下：

apiVersion: v1kind: Podmetadata: name: pod-podaffinity-required namespace: devspec: containers: - name: nginx image: nginx:1.17.1 affinity: podAntiAffinity: requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: - labelSelector: matchExpressions: - key: podenv operator: In values: ["pro"] topologyKey:

然后使用如下命令创建

[root@master resource_manage]# kubectl apply -f pod_podantiaffinity_required.yamlpod/pod-podaffinity-required created[root@master resource_manage]#

通过如下命令可以看出此时两个pod已经分别在两个节点上了

[root@master resource_manage]# kubectl get pod -n dev -o wideNAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATESpod-podaffinity-required 1/1 Running 0 79s 10.244.2.47 node2 pod-podaffinity-target 1/1 Running 0 2m42s 10.244.1.22 node1 [root@master resource_manage]#

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