《Kubernetes知识篇：Kubernetes之应用部署调度策略》

末蓝、 2023-01-13 06:15 214阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  一、背景
 *  二、定向调度策略
 *   *  2.1、nodeName
     *  2.2、nodeSelector
 *  三、亲和性Affinity
 *   *  3.1、Affinity 介绍
     *  3.2、Node亲和性NodeAffinity
     *  3.3、Pod 亲和性 PodAffinity
     *  3.4、Pod 反亲和性 PodAntiAffinity
 *  总结：整理不易，如果对你有帮助，可否点赞关注一下？

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# 一、背景 #

**[官网：Kubernetes之应用部署调度策略][Kubernetes]**  
**[Kubernetes之应用部署调度策略测试用例  
][Kubernetes_]**

**kubernetes中默认的部署方式时根据调度算法分析kubernetes中资源使用情况，进行动态分配。有时候调度应用时需要将应用部署到某个特定的节点上，或者需要将应用部署多个实例，为了保持高可用需要将应用分配到不同的节点上等等。**

**Pod调度策略如下图所示：**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM3ODE0MTEy_size_16_color_FFFFFF_t_70]

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# 二、定向调度策略 #

**集群环境信息如下：**  
![在这里插入图片描述][1b3827e091f540e9bdfba75008965be6.png]  
**参数 Pod.spec.nodeName 可用于强制约束 Pod 跳过默认的 Kubernetes 调度规则，直接调度 Pod 到指定的 Node 节点上。**

## 2.1、nodeName ##

**nodeName指定pod节点运行在哪个具体node上，通过explain命令查看nodeName字段含义**  
![在这里插入图片描述][537bc815ebf44ff182bcfda912b01f93.png]  
**如下所示：**

vim nodeName.yaml
    
    apiVersion: apps/v1      #apiVersion是当前配置格式的版本
    kind: Deployment         #kind是要创建的资源类型，这里是Deploymnet
    metadata:                #metadata是该资源的元数据，name是必须的元数据项
      name: nginx-deployment
      labels:
        app: nginx
    spec:                   #spec部分是该Deployment的规则说明
      replicas: 1           #relicas指定副本数量，默认为1
      selector:
        matchLabels:
          app: nginx
      template:             #template定义Pod的模板，这是配置的重要部分
        metadata:           #metadata定义Pod的元数据，至少要顶一个label，label的key和value可以任意指定
          labels:
            app: nginx
        spec:               #spec描述的是Pod的规则，此部分定义pod中每一个容器的属性，name和image是必需的
          containers:
          - name: nginx
            image: nginx:1.16.0
            imagePullPolicy: IfNotPresent #镜像拉取策略
            ports:
            - containerPort: 80
          nodeName: k8s-node-21 #指定pod调度节点

**如下图所示：**  
![在这里插入图片描述][a0a33c782d1a453c9aaacfb5ab6ac645.png]  
**如上所示，pod均被调度在k8s-node-21节点上。**

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## 2.2、nodeSelector ##

**nodeSelector指定pod调度到具有哪些标签的node节点上，通过explain命令查看nodeSelector字段含义**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5Lic5Z-O57ud56We_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
**参数 spec.selector.matchLabels 可以设置应用启动到带有指定 Label 的节点上。如果该参数指定有多个标签，那么需要存在带有多个 Label 标签的节点 Pod 才能够被调度，否则被标记为无法调度状态。**

**[官方nodeSelector][nodeSelector]**

**1、对节点设置 Label 标签**

[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl label nodes k8s-worker-16 deploy=nginx
    node/k8s-worker-16 labeled

**2、查看节点的 Label 标签**

[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl get nodes --show-labels

**如下所示：**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5Lic5Z-O57ud56We_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]  
**3、设置 Deployment 对象配置 nodeSelector 参数**

vim nodeSelector.yaml
    
    apiVersion: apps/v1      #apiVersion是当前配置格式的版本
    kind: Deployment         #kind是要创建的资源类型，这里是Deploymnet
    metadata:                #metadata是该资源的元数据，name是必须的元数据项
      name: nginx-deployment
      labels:
        app: nginx
    spec:                   #spec部分是该Deployment的规则说明
      replicas: 6           #relicas指定副本数量，默认为1
      selector:
        matchLabels:
          app: nginx
      template:             #template定义Pod的模板，这是配置的重要部分
        metadata:           #metadata定义Pod的元数据，至少要顶一个label，label的key和value可以任意指定
          labels:
            app: nginx
        spec:               #spec描述的是Pod的规则，此部分定义pod中每一个容器的属性，name和image是必需的
          containers:
          - name: nginx
            image: nginx:1.16.0
            imagePullPolicy: IfNotPresent
            ports:
            - containerPort: 80
          nodeSelector: 
            deploy: nginx   #调度到拥有label为deploy=nginx的节点

**如下图所示，pod均被调度到labels为deploy=nginx节点上**  
![在这里插入图片描述][40de148452aa4618bba7ac2808f9749d.png]

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# 三、亲和性Affinity #

## 3.1、Affinity 介绍 ##

**由于上面 NodeName 和 NodeSelector 两种调度方式过于生硬，不能够灵活的配置应用能在什么节点启动、不能在什么节点启动以及配置多实例在不同节点启动。所以kubernetes推出了Affinity亲和性，这种方式可以很灵活的配置应用的调度规则。**

**Affinity 可以分为三种类，如下图所示：**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM3ODE0MTEy_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
**preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution（软策略）： 如果没有满足调度要求的节点，Pod 就会忽略这条规则，继续完成调度过程，即是满足条件最好，没有满足也无所谓的一种策略。**

**requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution（硬策略）： 比较强硬，如果没有满足条件的节点的话，就不断重试直到满足条件为止，即是必须满足该要求，不然不调度的策略。**

**相关参数介绍**

#1、调度条件参数
    nodeSelectorTerms：下面有多个选项的话，满足任何一个条件就可以
    matchExpressions：有多个选项的话，则必须同时满足这些条件才能正常调度pod
    
    #2、权重weight参数
    权重范围为 1-100，权重的值涉及调度器的优选打分过程，每个节点的评分都会加上这个weight，最后绑定最高的节点
    
    #3、位置拓扑键topologyKey参数及可配置选项
    topologykey的值表示指作用于topology范围内的node上运行的pod，其值可配置为：
    kubernetes.io/hostname（Node）
    failure-domain.beta.kubernetes.io/zone（Zone）
    failure-domain.beta.kubernetes.io/region（Region）
    
    #4、匹配选项 operator 可用的选项：
    In： label 的值在某个列表中
    NotIn： label 的值不在某个列表中
    Gt： label 的值大于某个值
    Lt： label 的值小于某个值
    Exists： 存在某个 label 标签
    DoesNotExist： 不存在某个 label 标签

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## 3.2、Node亲和性NodeAffinity ##

**查看NodeAffinity字段含义，如下所示**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5Lic5Z-O57ud56We_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]  
**说明：NodeAffinity 是用于调度应用时候，会根据 NodeAffinity 参数去跟 Node 上的 Label 进行匹配，如果有符合条件的 Node 则该应用就可与调度到该节点，其功能跟 NodeSelector 类似，不过设置的条件比其更灵活。**

#1、对节点设置 Label 标签
    kubectl label nodes k8s-worker-16 deploy=nginx
    
    #2、nodeAffinity.yaml文件
    vim nodeAffinity.yaml
    
    apiVersion: apps/v1      #apiVersion是当前配置格式的版本
    kind: Deployment         #kind是要创建的资源类型，这里是Deploymnet
    metadata:                #metadata是该资源的元数据，name是必须的元数据项
      name: nginx-deployment
      labels:
        app: nginx
    spec:                   #spec部分是该Deployment的规则说明
      replicas: 3           #relicas指定副本数量，默认为1
      selector:
        matchLabels:
          app: nginx
      template:             #template定义Pod的模板，这是配置的重要部分
        metadata:           #metadata定义Pod的元数据，至少要顶一个label，label的key和value可以任意指定
          labels:
            app: nginx
        spec:               #spec描述的是Pod的规则，此部分定义pod中每一个容器的属性，name和image是必需的
          containers:
          - name: nginx
            image: nginx:1.16.0
            imagePullPolicy: IfNotPresent
            ports:
            - containerPort: 80
          affinity:  
            nodeAffinity:    #Pod亲和性
              requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:  #硬策略
                nodeSelectorTerms: #节点选择器
                - matchExpressions:
                  - key: deploy   #label标签名称,对等于app: nginx中左边的app
                    operator: In  #等值关系,做等值选则还是不等值选则
                    values:
                    - nginx #label标签名称对应的值,对等于app: nginx中右边的nginx

**如下图所示：**  
![在这里插入图片描述][b77d206c8be540ae888212d70c494803.png]  
**NodeAffinity 规则设置的注意事项如下：**  
**1、如果 nodeAffinity 指定了多个 nodeSelectorTerms，那么其中任意一个能够匹配成功即可。  
2、如果同时定义了 nodeSelector 和 nodeAffinity，那么必须两个条件都得到满足，Pod 才能最终运行在指定的 Node 上。  
3、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。**

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## 3.3、Pod 亲和性 PodAffinity ##

**查看 PodAffinity字段含义，如下所示**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5Lic5Z-O57ud56We_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 3]  
**Pod 亲和性 主要解决 Pod 可以和哪些 Pod 部署在同一个拓扑域中的问题。一般用于一个应用存在多个实例，或者设置应用与另一个应用间建立关联的时候才会用到，比如，A 应用要启动两个实例，但是要求这两个实例启动在同一个节点上。再比如，有 A 和 B 两个应用，要求这两个引用起动在同一节点上。**

vim podAffinity.yaml
    apiVersion: apps/v1      #apiVersion是当前配置格式的版本
    kind: Deployment         #kind是要创建的资源类型，这里是Deploymnet
    metadata:                #metadata是该资源的元数据，name是必须的元数据项
      name: nginx-deployment
      labels:
        app: nginx
    spec:                   #spec部分是该Deployment的规则说明
      replicas: 6           #relicas指定副本数量，默认为1
      selector:
        matchLabels:
          app: nginx
      template:             #template定义Pod的模板，这是配置的重要部分
        metadata:           #metadata定义Pod的元数据，至少要顶一个label，label的key和value可以任意指定
          labels:
            app: nginx
        spec:               #spec描述的是Pod的规则，此部分定义pod中每一个容器的属性，name和image是必需的
          containers:
          - name: nginx
            image: nginx:1.16.0
            imagePullPolicy: IfNotPresent
            ports:
            - containerPort: 80
          affinity:  
            podAffinity:    #Pod亲和性,表示第一个pod调度到哪，第二个pod也调度到哪，这就是pod节点亲和性
              requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:  #硬策略
              - topologyKey: kubernetes.io/hostname  #位置拓扑键
                labelSelector: #标签选择器
                  matchExpressions: #匹配规则表达式
                  - key: app  ##label标签名称,对等于app: nginx中左边的app
                    operator: In #等值关系,做等值选则还是不等值选则
                    values: 
                    - nginx #label标签名称对应的值,对等于app: nginx中右边的nginx

**上面说明第一个pod调度到哪，第二个pod也调度到哪，这就是pod节点亲和性，如下图所示：**  
![在这里插入图片描述][9cf49bc464244d65b492d4e591a0d751.png]

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## 3.4、Pod 反亲和性 PodAntiAffinity ##

**查看 PodAntiAffinity字段含义，如下所示**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5Lic5Z-O57ud56We_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 4]  
**Pod 反亲和性主要是解决 Pod 不能和哪些 Pod 部署在同一个拓扑域中的问题，是用于处理的 Pod 之间的关系。比如一个 Pod 被调度到某一个节点上，新起的 Pod 不想和这个 Pod 调度到一起，就可以使用 Pod 的反亲和性 podAntiAffinity。**

vim podAntiAffinity.yaml
    
    apiVersion: apps/v1           #apiVersion是当前配置格式的版本
    kind: Deployment         #kind是要创建的资源类型，这里是Deploymnet
    metadata:                #metadata是该资源的元数据，name是必须的元数据项
      name: nginx-deployment
      labels:
        app: nginx
    spec:                   #spec部分是该Deployment的规则说明
      replicas: 2           #relicas指定副本数量，默认为1
      selector:
        matchLabels:
          app: nginx
      template:             #template定义Pod的模板，这是配置的重要部分
        metadata:           #metadata定义Pod的元数据，至少要顶一个label，label的key和value可以任意指定
          labels:
            app: nginx
        spec:               #spec描述的是Pod的规则，此部分定义pod中每一个容器的属性，name和image是必需的
          containers:
          - name: nginx
            image: nginx:1.16.0
            imagePullPolicy: IfNotPresent
            ports:
            - containerPort: 80
          affinity:  
            podAntiAffinity:    #Pod反亲和性,定义两个pod,第一个pod做为基准，第二个pod跟它调度节点相反
              requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:  #硬策略
              - topologyKey: kubernetes.io/hostname #位置拓扑键
                labelSelector: #标签选择器
                  matchExpressions: #匹配规则表达式
                  - key: app #label标签名称,对等于app: nginx中左边的app
                    operator: In #等值关系,做等值选则还是不等值选则
                    values:
                    - nginx #label标签名称对应的值,对等于app: nginx中右边的nginx

**定义两个pod，第一个pod做为基准，第二个pod跟它调度节点相反，如下图所示：**  
![在这里插入图片描述][de6c34859f28415f89f1b218ded7755f.png]

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# 总结：整理不易，如果对你有帮助，可否点赞关注一下？ #

更多详细内容请参考：[企业级K8s集群运维实战][K8s]

[Kubernetes]: https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/scheduling-eviction/
[Kubernetes_]: https://download.csdn.net/download/m0_37814112/24370029
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM3ODE0MTEy_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221022/1a26b05877a14e708dfdb62d268902e4.png
[1b3827e091f540e9bdfba75008965be6.png]: /images/20221022/339cfa6a2d0141f8b388e05544a10fd8.png
[537bc815ebf44ff182bcfda912b01f93.png]: /images/20221022/8b8d3bbdf84a43f5bf15916606c89397.png
[a0a33c782d1a453c9aaacfb5ab6ac645.png]: /images/20221022/6e543499e10943819e5237bec4942520.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5Lic5Z-O57ud56We_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: /images/20221022/8a02379c9aa64176bce2c12fda6fdb1f.png
[nodeSelector]: https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/scheduling-eviction/assign-pod-node/
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5Lic5Z-O57ud56We_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]: /images/20221022/7e3e39f3c0554a81b79a3673f3529b74.png
[40de148452aa4618bba7ac2808f9749d.png]: /images/20221022/c76470e10bfb461895bca350213a1535.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM3ODE0MTEy_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20221022/32447d676c134f669e0edb6cb6ef3333.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5Lic5Z-O57ud56We_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]: /images/20221022/f43eee866cfc4ed2a150b6aa29ca5e12.png
[b77d206c8be540ae888212d70c494803.png]: /images/20221022/e8a8118eca954e7c9349ac9d3337c64a.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5Lic5Z-O57ud56We_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 3]: /images/20221022/77b58439457d41998c854e61f1017847.png
[9cf49bc464244d65b492d4e591a0d751.png]: /images/20221022/8152b9916c5242c695f9013649b3fc2c.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5Lic5Z-O57ud56We_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 4]: /images/20221022/16825a11fcdd42a7bb89e46906bf6f9e.png
[de6c34859f28415f89f1b218ded7755f.png]: /images/20221022/2c29d12e3c8e4efabee7b6993bf1154e.png
[K8s]: https://blog.csdn.net/m0_37814112/category_10856504.html?spm=1001.2014.3001.5482