Kubernetes最小单元Pod调度

1.1 Pod调度

Pod 调度是 Kubernetes 中的一个核心概念，它涉及到 Kubernetes 集群中的一个或多个节点上调度运行 Pod 的过程。Pod 是 Kubernetes 中的最小部署单元，通常包含一个或多个容器。调度过程决定了哪个 Pod 应该在哪个节点上运行，以满足集群的资源需求和策略约束。

在Kubernetes中，Pod的调度是一个复杂的过程，涉及到多种因素和规则。为了控制Pod运行在特定的节点上，或者满足特定的亲和性要求，Kubernetes提供了以下几种调度方式：

• 自动调度：这是默认的调度方式，Scheduler会根据集群的资源状况和Pod的资源需求，自动选择最合适的节点来运行Pod。

• 定向调度：

  • NodeName：通过指定Pod应该运行在哪个节点上，可以强制Pod运行在特定的Node上。这可以通过在Pod的配置中设置spec.nodeName属性来实现。

  • NodeSelector：允许你根据节点的标签（Labels）来选择节点。通过在Pod的配置中设置spec.nodeSelector属性，可以指定Pod应该运行在带有特定标签的节点上。

• 亲和性调度：

  • NodeAffinity：这是一种更复杂的亲和性规则，它允许你根据节点的属性来选择节点。NodeAffinity可以指定必须满足的条件（requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution）或者仅仅是偏好（preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution）。

  • PodAffinity：允许你根据其他Pod的属性来选择节点，确保Pod被调度到与某些其他Pod在同一节点上或者在不同的节点上，这取决于你定义的是affinity还是anti-affinity规则。

  • PodAntiAffinity：与PodAffinity相反，它确保Pod不会被调度到已经运行了具有匹配标签的Pod的节点上。

• 污点（Taints）和容忍（Tolerations）：

  • Taints：是附加到节点上的一种标记，可以阻止没有相应容忍的Pod被调度到该节点上。

  • Tolerations：是Pod的一个属性，它允许Pod容忍（忽略）节点上的污点，从而可以被调度到这些节点上。

1.1.1 定向调度

定向调度，指的是利用在Pod上声明NodeName或者nodeSelector，以此将Pod调度到期望的node节点上。注意，这里的调度是强制的，这就意味着即使要调度的目标Node不存在，也会向上面进行调度，只不过pod运行失败而已。

• NodeName：当你在Pod的配置中指定了nodeName字段，你实际上是在告诉Kubernetes调度器，这个Pod必须被调度到具有该名称的特定节点上。如果该节点不存在，或者由于某种原因（如资源不足）无法在该节点上运行Pod，那么Pod将无法被调度，并且会保持在Pending状态。

[root@K8s-master ~]# vim pod-nodename.yaml
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-nodename
  namespace: test
spec:
  nodeName: k8s-node-01   #强制调度到node1
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
​
[root@K8s-master ~]# kubectl apply -f pod-nodename.yaml 
pod/pod-nodename created
[root@K8s-master ~]# kubectl get pod pod-nodename -n test -o wide
NAME           READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE          NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-nodename   1/1     Running   0          29s   10.244.1.8   k8s-node-01   <none>           <none>

• NodeSelector 指导调度：nodeSelector 是一种标签选择器，它允许你指定一组标签，调度器会根据这些标签选择一个合适的节点来运行 Pod。如果存在多个带有匹配标签的节点，调度器会根据其他调度策略（如亲和性、反亲和性规则）来选择最佳节点。如果找不到任何匹配的节点，Pod 同样会处于 Pending 状态。

1、为node节点添加标签
[root@K8s-master ~]# kubectl label nodes k8s-node-01 nodeenv=dev
node/k8s-node-01 labeled
[root@K8s-master ~]# kubectl label nodes k8s-node-02 nodeenv=test
node/k8s-node-02 labeled
​
2、创建Pod
[root@K8s-master ~]# vim pod-nodeselector.yaml
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-nodeselector
  namespace: test
spec:
  nodeSelector:
    nodeenv: dev
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    
[root@K8s-master ~]# kubectl apply -f pod-nodeselector.yaml 
pod/pod-nodeselector created
[root@K8s-master ~]# kubectl get pod pod-nodeselector -n test -o wide
NAME               READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE          NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-nodeselector   1/1     Running   0          6s    10.244.1.9   k8s-node-01   <none>           <none>

• 如果到调度到一个没有的标签会调度失败

1.1.2 亲和性调度

亲和性调度是一种比硬性指定节点（使用 nodeName 或 nodeSelector）更灵活的调度策略，它允许定义一组规则，根据这些规则，调度器会尝试将 Pod 调度到最合适的节点上，但如果找不到完全匹配的节点，它仍然可以调度到其他节点上。

下面是亲和性调度的三种主要类型及其使用场景：

亲和性类型	描述	调度规则示例
Node Affinity	定义 Pod 可以调度到哪些节点的规则。	基于节点的标签选择节点，如调度到具有特定硬件配置或特定区域的节点。
	- requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution	必须满足所有规则才能调度。
	- 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）。
	- preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution	优先调度到满足规则的节点，如果没有，也可以调度到其他节点（软限制）。
	- preference	节点选择器项，与权重相关联。
	- weight	倾向权重，范围1-100。
Pod Affinity	定义 Pod 应该与哪些已存在的 Pod 调度到相同的拓扑域。	适用于需要频繁交互的应用，减少通信延迟。
	- requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution	必须与指定的 Pod 调度到相同的拓扑域。
	- preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution	优先与指定的 Pod 调度到相同的拓扑域，如果没有，也可以调度到其他拓扑域（软限制）。
Pod Anti-Affinity	定义 Pod 不应该与哪些已存在的 Pod 调度到相同的拓扑域。	确保应用的多个实例分散在不同的拓扑域，提高可用性和容错性。
	- requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution	必须不与指定的 Pod 调度到相同的拓扑域。
	- preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution	优先不与指定的 Pod 调度到相同的拓扑域，如果没有，也可以调度到其他拓扑域（软限制）。

每种亲和性都支持两种模式：

• RequiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution&#x