Kubernetes-Affinity(node亲和、pod亲和)

已于 2024-01-24 16:39:18 修改
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分类专栏： Kubernetes 文章标签： kubernetes 容器 云原生 linux 运维
于 2024-01-24 16:26:34 首次发布
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一、节点亲和性

（1）节点硬亲和

（2）节点软亲和

（3）软硬亲和共同使用

二、Pod亲和

1.Pod亲和性

2.Pod反亲和性

三、亲和性/反亲和性调度策略比较

一、节点亲和性

pod.spec.nodeAffinity

        preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软策略

        requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬策略

键值运算关系：

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：某个 label 存在

DoesNotExist：某个 label 不存在

<!--如果`nodeSelectorTerms`下面有多个选项的话，满足任何一个条件就可以了；
如果`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-->

（1）节点硬亲和

requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution（硬亲和）

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: affinity
  labels:
    app: node-affinity-pod
spec:
  containers:
  - name: node-affinity
    image: centos:7.9.2009
  affinity:			#亲和性
    nodeAffinity:	#节点亲和性
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:		#硬性限制
        nodeSelectorTerms:	#节点的选择器限制
        - matchExpressions:	#匹配运算符
          - key: kubernetes.io/hostname
            operator: NotIn	#不在列表
            values:
            - k8s-node02	#不匹配node02节点（不将此pod调度到k8s-node02节点）

节点硬亲和实验：

vim node_required_affinity.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: affinity
  labels:
    app: node-affinity-pod
spec:
  containers:
  - name: node-affinity
    image: nginx:latest
    imagePullPolicy: IfNotPresent
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/hostname
            operator: NotIn
            values:
            - k8s-node02

kubectl create -f node_required_affinity.yaml
    #创建pod

kubectl get pod -o wide
    #查看新建的pod调度到哪个节上

vim node_required_affinity.yaml
    #修改operator:NotIn改为In
	#values改为k8s-node03
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: affinity
  labels:
    app: node-affinity-pod
spec:
  containers:
  - name: node-affinity
    image: nginx:latest
    imagePullPolicy: IfNotPresent
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/hostname
            operator: In
            values:
            - k8s-node03

kubectl delete -f node_required_affinity.yaml
    #删除刚刚创建的pod

kubectl apply -f node_required_affinity.yaml
    #根据更改后的yaml文件，再次创建pod

kubectl get pod -o wide
    #没有node03节点，硬亲和匹配不到，所以pod一直pending。

（2）节点软亲和

preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution（软亲和）

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: affinity
  labels:
    app: node-affinity-pod
spec:
  containers:
  - name: node-affinity
    image: nginx:latest
  affinity:			#亲和性
    nodeAffinity:	#节点亲和性
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:		#软性亲和
      - weight: 1		#权重
        preference:
          matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/hostname
            operator: In		#因为没有三节点，所以软亲和会在从节点1或2上选
            values:
            - k8s-node02

节点软亲和实验：

vim node_preferred_affinity.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: affinity
  labels:
    app: node-affinity-pod
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: nginx:latest
    imagePullPolicy: IfNotPresent
  affinity:
    nodeAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        preference:
          matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/hostname
            operator: In    #匹配规则IN
            values:
            - k8s-node02    #优先匹配k8s-node02节点

kubectl create -f node_preferred_affinity.yaml

kubectl get pod -o wide
    #查看pod调度的节点

kubectl delete -f node_preferred_affinity.yaml

vim node_preferred_affinity.yaml
    #修改k8s-node02为k8s-node03
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: affinity
  labels:
    app: node-affinity-pod
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: nginx:latest
    imagePullPolicy: IfNotPresent
  affinity:
    nodeAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        preference:
          matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/hostname
            operator: In    #匹配规则IN
            values:
            - k8s-node03    #优先匹配k8s-node03节点，如果没有node03节点，会在node01和02之间随机选择。

kubectl create -f node_preferred_affinity.yaml

kubectl get pod -o wide
    #查看pod调度的节点

（3）软硬亲和共同使用

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: affinity
  labels:
    app: node-affinity-pod
spec:
  containers:
  - name: node-affinity
    image: nginx:latest
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:		#硬亲和
        nodeSelectorTerms:		#节点选择器
        - matchExpressions:		#匹配运算符
          - key: kubernetes.io/hostname
            operator: NotIn		#除了node02节点，其他都可以运行
            values:
            - k8s-node02
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:		#软亲和
      - weight: 1
        preference:
          matchExpressions:
          - key: source
            operator: In
            values:
            - aaa    #除了node02节点不匹配，优先匹配带有aaa标签的节点。

二、Pod亲和

1.Pod亲和性

pod.spec.affinity.podAffinity/podAntiAffinity

        preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软策略

        requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬策略

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-3
  labels:
    app: pod-3
spec:
  containers:
  - name: pod-3
    image: nginx:latest
  affinity:
    podAffinity:		#pod亲和性
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In		#在列表
            values:
            - pod-1		#pod-1在哪个节点，就匹配到哪个节点。
        topologyKey: kubernetes.io/hostname	
#是否在一起，根据这个topologyKey决定，他的values只要相同，那么就认为是在一起的
    podAntiAffinity:		#反亲和性
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        podAffinityTerm:
          labelSelector:
            matchExpressions:
            - key: app
              operator: In
              values:
              - pod-2
          topologyKey: kubernetes.io/hostname

pod亲和性实验：

vim pod_affinity.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-affinity
  labels:
    app: pod-affinity
spec:
  containers:
  - name: pod-affinity
    image: nginx:latest
  affinity:
    podAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In
            values:
            - pod-1
        topologyKey: kubernetes.io/hostname

kubectl create -f pod_affinity.yaml

kubectl get pod -o wide
    #必须得有一个具备此标签pod才可以，现在没有，所以是Pending状态

vim pod-1.yaml
    #创建一个带有pod-1标签的pod
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod
  labels:
    app: pod-1
spec:
  containers:
  - name: pod-1
    image: nginx:latest
    imagePullPolicy: IfNotPresent

kubectl create -f pod-1.yaml
    #创建一个带有pod-1标签的pod

kubectl get pod -o wide
    #pod-affinity找到了匹配的标签，达到running状态。

kubectl get pod --show-labels
    #查看pod的标签

2.Pod反亲和性

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-antiaffinity
  labels:
    app: pod-antiaffinity
spec:
  containers:
  - name: pod-antiaffinity
    image: nginx:latest
  affinity:
    podAntiAffinity:		#反亲和性
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:    #软限制策略
      - weight: 1
        podAffinityTerm:
          labelSelector:
            matchExpressions:
            - key: app
              operator: In    #在列表
              values:
              - pod-2         #匹配pod-2
          topologyKey: kubernetes.io/hostname
#由于是反亲和，根据上述配置，软限制，优先选择pod-2不在的节点运行。

pod反亲和实验：

vim pod_antiaffinity.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-antiaffinity
  labels:
    app: pod-antiaffinity
spec:
  containers:
  - name: pod-antiaffinity
    image: nginx:latest
    imagePullPolicy: IfNotPresent
  affinity:
    podAntiAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        podAffinityTerm:
          labelSelector:
            matchExpressions:
            - key: app
              operator: In    #在列表
              values:
              - pod-1         
          topologyKey: kubernetes.io/hostname
#最终pod优先不与pod-1标签的pod在一个节点

kubectl create -f pod_antiaffinity.yaml

kubectl get pod -o wide
    #查看pod的运行节点

三、亲和性/反亲和性调度策略比较

调度策略

匹配标签

操作符

拓扑域支持

调度目标

nodeAffinity

主机

In, NotIn, Exists, DoesNotExist, Gt, Lt

否

指定主机

podAffinity

POD

In, NotIn, Exists, DoesNotExist

是

POD与指定POD同一拓扑域

podAnitAffinity

POD

In, NotIn, Exists, DoesNotExist

是

POD与指定POD不在同一拓扑域

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nodeSelector 基于node标签选择器，将pod调度的指定的目的节点上。将 Pod 指派给节点 | Kubernetes可用于基于服务类型干预Pod调度结果，如对磁盘I/O要求高的pod调度到SSD节点，对内存要求比较高的 pod调度的内存较高的节点。也可以用于区分不同项目的pod，如将node添加不同项目的标签，然后区分调度。# kubectl describe node 172.31.7.111 #默认标签。
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kubernetes亲和性NodeAffinity机制允许Pod被调度到具有某些标签的节点。 比如希望Pod被调度到带有SSD硬盘的Kubernetes 节点上，可以对节点添加一个disktype:ssd的标签。 Node标签 获取节点全部标签 [root@k8s-master ~]# kubectl get nodes --show-labels NAME STATUS ROLES AGE VERSION LABELS k8s-master
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RequiredDuringExecution表示pod部署之后运行的时候，如果节点标签发生了变化，不再满足pod指定的条件，则重新选择符合要求的节点。IgnoreDuringExecution表示pod部署之后运行的时候，如果节点标签发生了变化，不再满足pod指定的条件，pod也会继续运行。表示优先部署到满足条件的节点上，如果没有满足条件的节点，就忽略这些条件，按照正常逻辑部署。表示优先部署到满足条件的节点上，如果没有满足条件的节点，就忽略这些条件，按照正常逻辑部署。In: label的值在某个列表中。
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Node Affinity 是 Kubernetes 中的一种调度机制，允许 Pod 在调度到节点时对节点进行约束和限制。通过使用 Node Affinity，可以控制 Pod 在哪些节点上可以运行或不能运行，从而优化应用程序的性能和资源使用情况。Node Affinity 可以根据节点的标签或其他属性，将 Pod 调度到满足特定需求的节点上。例如，可以将某些应用程序调度到具有 GPU 资源的节点上，以获得更好的性能。
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07-16
Node Affinity、Node Selector和Pod Anti-Affinity是Kubernetes中用于调度和部署Pod的一些特性。 1. Node Affinity（节点亲和性）：Node Affinity允许您指定Pod应该运行在哪些节点上。您可以使用Node Affinity来将Pod调度到具有特定标签的节点，或者将其调度到不具有特定标签的节点。Node Affinity提供了更高级的灵活性，以便更精确地选择Pod应该运行的节点。 2. Node Selector（节点选择器）：Node Selector允许您使用简单的等式匹配规则将Pod调度到具有特定标签的节点上。您可以在Pod的配置中指定一个或多个标签，然后使用相同的标签来标记节点。Kubernetes将使用Node Selector来匹配Pod和节点之间的标签，以便将Pod调度到合适的节点上。 3. Pod Anti-Affinity（Pod反亲和性）：Pod Anti-Affinity指定了一些规则，用于确保相同服务或副本之间的Pod不会被调度到同一节点上。这有助于提高应用程序的高可用性和负载均衡。您可以根据Pod的标签或资源需求来定义Pod Anti-Affinity规则。 这些特性可以帮助您更好地控制Pod的部署和调度，以满足您的特定需求。请注意，您需要正确配置Pod的标签和节点的标签，以确保这些特性能够正常工作。希望这对您有所帮助！如果您有任何进一步的问题，请随时提问。
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