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kubernetes/MD/kubernetes调度粘性.md

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2023-10-29 13:36:59 +08:00
<h1><center>kubernetes调度粘性</center></h1>
著作：行癫 <盗版必究>
------
## 一：调度粘性
#### 1.三种调度粘性
​ NodeSelector(定向调度)
​ NodeAffinity(Node亲和性)
​ PodAffinity(Pod亲和性)
​ 通常情况下，使用的都是k8s默认的调度调度方式，但是在有些情况下，我们需要将pod运行在具有特点的标签的node上才能都运行，这个时候，pod的调度策略就不能使用k8s默认的调度策略了，这个时候，就需要指定调度策略，告诉k8s需要将pod调度到那些node上。
#### 2.nodeSelector
​ 常规情况下，会直接使用nodeSelector这种调度策略。labels（标签） 是k8s里面用来编标记资源的一种常用的方式，我们可以给node标记特殊的标签，然后nodeSelector会将pod调度到带有指定labels的node上的；提供简单的pod部署限制，pod选择一个或多个node的label部署
给node添加label：
```shell
kubectl label nodes <node-name> <label-key>=<label-value>
```
pod添加nodeSelector机制：
```shell
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: nginx
labels:
env: test
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx
imagePullPolicy: IfNotPresent
nodeSelector:
disktype: ssd
```
部署pod：
```shell
[root@master ~]# kubectl create -f test.yaml
pod/nginx created
```
查看结果：
```shell
[root@master ~]# kubectl get pod -A -o wide
NAMESPACE NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
default nginx 0/1 ContainerCreating 0 37s <none> node-1 <none>
```
​ 从上面的执行结果可以看出，pod 通过默认的 default-scheduler 调度器到了node-1节点上。不过，这种调度方式属于强制性的。如果node02上的资源不足，那么pod的状态将会一直是pending状态。
#### 3.亲和性和反亲和性调度
​ k8s的默认调度流程实际上是经过了两个阶段predicates（判断）,priorities（优先选择） 。使用默认的调度流程的话，k8s会将pod调度到资源充裕的节点上，使用nodeselector的调度方法，又会将pod调度具有指定标签的节点上。然后在实际生产环境中，我们需要将pod调度到具有些label的一组node才能满足实际需求，这个时候就需要nodeAffinity、podAffinity以及 podAntiAffinity(pod 反亲和性)
亲和性可以分为具体可以细分为硬和软两种亲和性：
​ 软亲和性：如果调度的时候，没有满足要求，也可以继续调度，即能满足最好，不能也无所谓
​ 硬亲和性：是指调度的时候必须满足特定的要求，如果不满足，那么pod将不会被调度到当前node
​ requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution #硬性强制
​ preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution #软性配置
#### 4.nodeAffinity 节点亲和性
​ 节点亲和性主要是用来控制 pod 能部署在哪些节点上，以及不能部署在哪些节点上的；它可以进行一些简单的逻辑组合了，不只是简单的相等匹配（preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution）
​ 强调优先满足制定规则，调度器会尝试调度pod到Node上，但并不强求，相当于软限制。多个优先级规则还可以设置权重值，以定义执行的先后顺序
nodeAffinity控制 pod 的调度：
```shell
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: with-node-affinity
spec:
affinity:
nodeAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
nodeSelectorTerms:
- matchExpressions:
- key: beta.kubernetes.io/arch
operator: In
values:
- amd64
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- weight: 1
preference:
matchExpressions:
- key: disk-type
operator: In
values:
- ssd
containers:
- name: with-node-affinity
image: nginx
```
设置label：
```shell
[root@master ~]# kubectl label nodes node-2 disk-type=ssd
node/node-2 labeled
```
创建pod并查看运行结果：
```shell
[root@master yaml]# kubectl get pod -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
with-node-affinity 0/1 ContainerCreating 0 4m <none> node-2 <none> <none>
```
NodeAffinity规则设置的注意事项如下：
​ 如果同时定义了nodeSelector和nodeAffinity，name必须两个条件都得到满足，pod才能最终运行在指定的node上
​ 如果nodeAffinity指定了多个nodeSelectorTerms，那么其中一个能够匹配成功即可
​ 如果在nodeSelectorTerms中有多个matchExpressions，则一个节点必须满足所有matchExpressions才能运行该pod
​ matchExpressions : 匹配表达式,这个标签可以指定一段，例如pod中定义的key为zone，operator为In(包含那些)，values为 foo和bar；就是在node节点中包含foo和bar的标签中调度
kubernetes提供的操作符有下面的几种：
​ In：label 的值在某个标签中
​ NotIn：label 的值不在某个标签中
​ Gt：label 的值大于某个值
​ Lt：label 的值小于某个值
​ Exists：某个 label 存在
​ DoesNotExist：某个 label 不存在
#### 5.podAffinity pod亲和性
​ Pod的亲和性主要用来解决pod可以和哪些pod部署在同一个集群里面，即拓扑域（由node组成的集群）里面；而pod的反亲和性是为了解决pod不能和哪些pod部署在一起的问题，二者都是为了解决pod之间部署问题。需要注意的是，Pod 间亲和与反亲和需要大量的处理，这可能会显著减慢大规模集群中的调度，不建议在具有几百个节点的集群中使用，而且Pod 反亲和需要对节点进行一致的标记，即集群中的每个节点必须具有适当的标签能够匹配topologyKey。如果某些或所有节点缺少指定的topologyKey标签，可能会导致意外行为
​ Pod亲和性场景，我们的k8s集群的节点分布在不同的区域或者不同的机房，当服务A和服务B要求部署在同一个区域或者同一机房的时候，我们就需要亲和性调度了
​ labelSelector : 选择跟那组Pod亲和
​ namespaces : 选择哪个命名空间
​ topologyKey : 指定节点上的哪个键
​ pod亲和性调度需要各个相关的pod对象运行于"同一位置"， 而反亲和性调度则要求他们不能运行于"同一位置"
​ 这里指定“同一位置” 是通过 topologyKey 来定义的，topologyKey 对应的值是 node 上的一个标签名称，比如各别节点zone=A标签，各别节点有zone=B标签，pod affinity topologyKey定义为zone，那么调度pod的时候就会围绕着A拓扑，B拓扑来调度，而相同拓扑下的node就为“同一位置”；如果基于各个节点kubernetes.io/hostname标签作为评判标准，那么很明显“同一位置”意味着同一节点，不同节点既为不同位置
pod亲和性：
```shell
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-first
labels:
app: myapp
tier: frontend
spec:
containers:
- name: myapp
image: daocloud.io/library/nginx:latest
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-second
labels:
app: db
tier: db
spec:
containers:
- name: busybox
image: daocloud.io/library/busybox
imagePullPolicy: IfNotPresent
command: ["sh","-c","sleep 3600"]
affinity:
podAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- labelSelector:
matchExpressions:
- {key: app, operator: In, values: ["myapp"]}
topologyKey: kubernetes.io/hostname
```
查看结果：
```shell
[root@master yaml]# kubectl get pod -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
pod-first 1/1 Running 0 10m 10.244.1.6 node-1 <none> <none>
pod-second 1/1 Running 0 10m 10.244.1.7 node-1 <none> <none>
```
pod反亲和性：
​ Pod反亲和性场景，当应用服务A和数据库服务B要求尽量不要在同一台节点上的时候
```shell
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-first-1
labels:
app: myapp
tier: frontend
spec:
containers:
- name: myapp
image: daocloud.io/library/nginx:latest
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-second-2
labels:
app: backend
tier: db
spec:
containers:
- name: busybox
image: daocloud.io/library/busybox:latest
imagePullPolicy: IfNotPresent
command: ["sh","-c","sleep 3600"]
affinity:
podAntiAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- labelSelector:
matchExpressions:
- {key: app, operator: In, values: ["myapp"]}
topologyKey: kubernetes.io/hostname
```
查看结果：
```shell
[root@master yaml]# kubectl get pod -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
pod-first-1 1/1 Running 0 7m28s 10.244.1.8 node-1 <none> <none>
pod-second-2 1/1 Running 0 7m28s 10.244.2.6 node-2 <none> <none>
```