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:
name: pod-nodeaffinity-required
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.
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:
name: pod-nodeaffinity-preferred
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:
name: pod-podaffinity-target
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:
name: pod-podaffinity-required
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:
name: pod-podantiaffinity-required
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..
污点和容忍
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