Kubernetes 调度：将 Pod 指派给节点详解

Kubernetes 调度：将 Pod 指派给节点详解

website Kubernetes website and documentation repo: 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/webs/website

概述

在 Kubernetes 集群中，Pod 的调度是一个核心功能。默认情况下，Kubernetes 调度器（kube-scheduler）会自动为 Pod 选择最适合的节点进行部署。但在实际生产环境中，我们经常需要对 Pod 的调度位置进行更精确的控制。本文将深入探讨 Kubernetes 中控制 Pod 调度到特定节点的各种方法。

节点标签基础

节点标签是控制 Pod 调度的基础。Kubernetes 节点可以被打上各种标签，这些标签可以表示节点的硬件配置、地理位置或其他特征。

内置节点标签

Kubernetes 会自动为节点添加一些标准标签，例如：

• kubernetes.io/hostname：节点主机名
• kubernetes.io/os：节点操作系统
• kubernetes.io/arch：节点CPU架构

需要注意的是，这些标签的具体值可能因云提供商而异。

节点选择器（nodeSelector）

nodeSelector 是最简单的节点选择方式，它允许你指定 Pod 必须调度到具有特定标签的节点上。

示例配置

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
  nodeSelector:
    disktype: ssd

上面的配置会确保 Pod 只调度到具有 disktype=ssd 标签的节点上。

节点亲和性（Node Affinity）

节点亲和性提供了比 nodeSelector 更丰富的表达能力，支持更复杂的调度规则。

硬性要求与软性偏好

节点亲和性有两种类型：

1. requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution（硬性要求）：

   • 必须满足的条件
   • 类似于 nodeSelector，但语法更灵活

2. preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution（软性偏好）：

   • 优先考虑的条件
   • 即使不满足，Pod 仍可能被调度

操作符支持

节点亲和性支持多种操作符：

• In：标签值在指定集合中
• NotIn：标签值不在指定集合中
• Exists：标签存在
• DoesNotExist：标签不存在
• Gt：标签值大于指定值
• Lt：标签值小于指定值

权重设置

对于软性偏好规则，可以设置权重（1-100）来表示不同条件的优先级。

Pod 间亲和性与反亲和性

Pod 间亲和性/反亲和性允许你基于节点上已运行 Pod 的标签来调度新 Pod。

使用场景

• 亲和性：希望某些 Pod 部署在同一节点/区域（例如前端和后端服务）
• 反亲和性：希望某些 Pod 分散部署（例如高可用服务）

拓扑域概念

通过 topologyKey 可以定义拓扑域的范围，如：

• 节点级别：kubernetes.io/hostname
• 区域级别：topology.kubernetes.io/zone
• 地区级别：topology.kubernetes.io/region

直接指定节点（nodeName）

对于需要精确控制的情况，可以直接指定节点名称：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
  nodeName: node-1

注意：这种方式会绕过调度器，可能导致 Pod 无法调度。

最佳实践建议

1. 优先使用标签选择器：相比直接指定节点名，使用标签选择器更灵活
2. 合理设置软硬规则：硬性规则确保必须满足的条件，软性规则优化调度
3. 考虑拓扑分布：使用 Pod 拓扑分布约束实现高可用部署
4. 节点隔离：对敏感工作负载使用专用节点组

总结

Kubernetes 提供了多种灵活的 Pod 调度控制机制，从简单的 nodeSelector 到复杂的亲和性/反亲和性规则。理解这些机制的特点和适用场景，可以帮助你更好地设计和管理 Kubernetes 集群中的工作负载分布。

在实际应用中，建议从简单方案开始，随着需求复杂性的增加逐步采用更高级的调度策略，同时注意平衡调度灵活性和系统性能之间的关系。

website Kubernetes website and documentation repo: 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/webs/website