K8S之运用亲和性设置Pod的调度约束

2024-02-09 11:44
文章标签 云原生 设置 k8s 调度 运用 约束 pod 亲和性

本文主要是介绍K8S之运用亲和性设置Pod的调度约束，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

亲和性

  • Node节点亲和性
    • 硬亲和实践
    • 软亲和性实践
  • Pod节点亲和性和反亲和性
    • pod亲和性
      • 硬亲和实践
    • pod反亲和性

Pod 的yaml文件里 spec 字段中包含一个 affinity 字段，使用一组亲和性调度规则，指定pod的调度约束。 

kubectl explain pods.spec.affinity

在这里插入图片描述

配置说明

  • nodeAffinity： node节点亲和性，pod倾向于哪个node
  • podAffinity： pod亲和性，pod倾向于哪个pod
  • podAntiAffinity： pod的反亲和性，pod排斥于哪个pod

Node节点亲和性

Node节点亲和性 是针对 pod和node 的关系，Pod调度到node节点的时候匹配的条件

node节点亲和性调度字段：nodeAffinity

看nodeAffinity下的配置字段

kubectl explain  pods.spec.affinity.nodeAffinity

在这里插入图片描述

  • preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 表示有节点尽量满足这个位置定义的亲和性，这不是一个必须的条件，软亲和性
  • requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 表示必须有节点满足这个位置定义的亲和性，这是个硬性条件，硬亲和性

硬亲和实践

使用requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution硬亲和性

Node节点硬亲和性选择匹配方式有2种：

  • matchFields： 匹配字段的
  • matchExpressions：匹配表达式的 （用的多）

对matchExpressions做进一步解读

matchExpressions——匹配表达式的写法：

kubectl explain pods.spec.affinity.nodeAffinity.requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution.nodeSelectorTerms.matchExpressions

在这里插入图片描述

字段配置：

  • key：匹配节点标签的KEY（必填）
  • operator：表示键与一组值的关系（必填），可选的枚举值如下：
    • In （包含）
    • NotIn（不包含）
    • Exists （存在）
    • DoesNotExist （不存在）
    • Gt （大于）
    • Lt （小于）
  • values：给定值

示例 ：把pod调度到集群中 拥有zone标签 并且值是foo或者bar的node节点上

创建pod资源文件

vim pod-nodeaffinity-demo.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name:  pod-node-affinity-demonamespace: default
spec:affinity:     # 设置亲和性调度规则nodeAffinity:  # 设置node亲和性requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 使用硬亲和性nodeSelectorTerms: # 配置节点选择器规则- matchExpressions: # 匹配表达式的- key: zone  # 节点标签的keyoperator: In # 使用表达式为包含values:  # 包含的值有（foo或者bar）- foo- barcontainers:- name: myappimage: docker.io/ikubernetes/myapp:v1imagePullPolicy: IfNotPresent

创建资源

kubectl apply -f pod-nodeaffinity-demo.yaml

查看pod

kubectl get pods -o wide

在这里插入图片描述

status的状态是pending，上面说明没有完成调度，因为没有一个节点拥有zone的标签
值是foo或者bar，而且使用的是硬亲和性，必须满足条件才能完成调度

给k8s-node1节点打上标签zone=foo，再查看

kubectl label nodes k8s-node1 zone=foo

kubectl get pods -o wide

在这里插入图片描述

pod调度到了k8s-node1节点上

软亲和性实践

使用preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution软亲和性

示例

创建pod资源文件

vim pod-nodeaffinity-demo-2.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-node-affinity-demo-2namespace: default
spec:containers:- name: myappimage: docker.io/ikubernetes/myapp:v1imagePullPolicy: IfNotPresentaffinity:         # 设置亲和性调度规则nodeAffinity:   # 设置node亲和性preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 使用软亲和性- preference:matchExpressions: # 匹配表达式的- key: zone1   # 节点标签的keyoperator: In # # 使用表达式为包含values: # 包含的值有（foo1或者bar1）- foo1- bar1weight: 10 # 匹配度权重- preference:matchExpressions:- key: zone2operator: Invalues:- foo2- bar2weight: 20  #  weight是相对权重，权重越高，pod调度的几率越大

创建资源

kubectl apply -f pod-nodeaffinity-demo-2.yaml

查看pod

kubectl get pods -o wide |grep pod-node-affinity-demo-2

在这里插入图片描述

上面说明软亲和性是可以运行这个pod的，尽管没有运行这个pod的节点定义的zone1标签

测试weight权重

先删除pod-node-affinity-demo-2
（ps. 执行强制删除的命令，加上“–force --grace-period=0”）

kubectl delete pod pod-node-affinity-demo-2 --force --grace-period=0

给k8s-node1和k8s-node2都打上标签

kubectl label nodes k8s-node1 zone1=foo1kubectl label nodes k8s-node2 zone2=foo2

再创建资源

kubectl apply -f pod-nodeaffinity-demo-2.yaml

查看pod

kubectl get pods -o wide

在这里插入图片描述

pod在定义node节点亲和性的时候，k8s-node1和k8s-node2都满足调度条件，但是k8s-node2具有的标签是zone2=foo2，pod在匹配zone2=foo2的权重高，那么pod就会优先调度到k8s-node2上

Pod节点亲和性和反亲和性

Pod节点亲和性 是针对 pod和pod 的关系

在这里插入图片描述

有两种表示形式

  • podAffinity：pod和pod更倾向在一起，把相近的pod结合到相近的位置。
    这样的话pod和pod之间更好通信。比方希望把nginx和tomcat都部署同一个地方的node节点上，可以提高通信效率；

  • podAntiAffinity：pod和pod不倾向在一起。如果部署两套程序，那么这两套程序更倾向于反亲和性，这样相互之间不会有影响。

运行方式

第一个pod随机选则一个节点，例如：节点A。做为 评判后续的pod 能否到达节点A上。到达 就称为pod亲和性，反之是反亲和性。

以节点名称为标准，这个节点名称相同的表示是同一个位置，节点名称不相同的表示不是一个位置。

pod亲和性

pod亲和性调度字段：podAffinity

看podAffinity下的配置字段

kubectl explain pods.spec.affinity.podAffinity

在这里插入图片描述

  • requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 硬亲和性
  • preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 软亲和性

硬亲和实践

使用requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution硬亲和性

kubectl explain pods.spec.affinity.podAffinity.requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

在这里插入图片描述

解释说明

  • topologyKey：位置拓扑的键，节点的标签（必填）
    怎么判断是不是同一个位置，例如：
    rack=rack1 使用rack的键是同一个位置
    row=row1 使用row的键是同一个位置
  • labelSelector：判断pod跟别的pod亲和，通过labelSelector选则一组能作为亲和对象的pod资源
  • namespace：指定匹配资源的命名空间，如果不指定namespaces，那么就是当前创建pod的名称空间
  • namespaceSelector: ：指定匹配资源的命名空间集合，空选择器（｛｝）匹配所有命名空间。

对labelSelector进一步解析：
labelSelector——对pod资源的标签查询

kubectl explain pods.spec.affinity.podAffinity.requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution.labelSelector

在这里插入图片描述

字段配置：

  • matchExpressions：匹配表达式
  • matchLabels：匹配标签

示例1： 定义两个pod，第一个pod做为基准，第二个pod跟着它走

创建第一个pod资源文件

vim pod-required-affinity-demo-1.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-firstlabels:app: myapp
spec:containers:- name: myappimage: ikubernetes/myapp:v1imagePullPolicy: IfNotPresent

创建第一个pod资源

kubectl apply -f pod-required-affinity-demo-1.yaml

创建第二个pod资源文件，让第二个pod和第一个pod做亲和性

vim pod-required-affinity-demo-2.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-secondlabels:app: backend
spec:containers:- name: busyboximage: busybox:latestimagePullPolicy: IfNotPresentcommand: ["sh","-c","sleep 3600"]affinity:podAffinity:  #使用pod亲和性requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:  #使用硬亲和性- topologyKey: kubernetes.io/hostname # 设置位置拓扑的键labelSelector:  # 设置对pod资源的标签查询matchExpressions: # 用匹配表达式：找pod标签中key是app 值包含myapp的- {key: app, operator: In, values: ["myapp"]}

上面表示新创建的pod必须与拥有 “app=myapp” 标签的pod在一个节点上

创建第二个pod资源

kubectl apply -f pod-required-affinity-demo-2.yaml

查看pod

kubectl get pods -o wide

在这里插入图片描述

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

示例2 ：接着上面的实验，调整一下pod2 ，让 labelSelector满足 pod1的标签，但是topologyKey不满足pod1所在的node的特点

调整第二个pod资源文件

vim pod-required-affinity-demo-2.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-secondlabels:app: backend
spec:containers:- name: busyboximage: busybox:latestimagePullPolicy: IfNotPresentcommand: ["sh","-c","sleep 3600"]affinity:podAffinity:  #使用pod亲和性requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:  #使用硬亲和性- topologyKey: zone2 # 设置node1节点没有的标签keylabelSelector:  matchExpressions: - {key: app, operator: In, values: ["myapp"]}

重建第二个pod资源

kubectl delete -f pod-required-affinity-demo-2.yamlkubectl apply -f pod-required-affinity-demo-2.yaml

查看pod

kubectl get pods -o wide

在这里插入图片描述

上面说明 labelSelector和topologyKey必须同时满足才能找到要调度的节点

pod反亲和性

一切配置都是反着来。

例如 硬亲和性

解释说明

  • topologyKey：不去有位置拓扑的键的节点上（必填）
  • labelSelector：判断pod跟别的pod反亲和

示例1： 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

创建第一个pod资源文件

vim pod-required-anti-affinity-demo-1.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-firstlabels:app1: myapp1
spec:containers:- name: myappimage: ikubernetes/myapp:v1imagePullPolicy: IfNotPresent

创建第一个pod资源

kubectl apply -f  pod-required-anti-affinity-demo-1.yaml

创建第二个pod资源文件

vim pod-required-anti-affinity-demo-2.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-secondlabels:app: backend
spec:containers:- name: busyboximage: busybox:latestimagePullPolicy: IfNotPresentcommand: ["sh","-c","sleep 3600"]affinity:podAntiAffinity:  #使用pod反亲和性requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:  #使用硬亲和性- topologyKey: kubernetes.io/hostname labelSelector:   # 设置对pod资源的标签查询matchExpressions:  # 用匹配表达式：pod标签中key是app1 值包含myapp1的- {key: app1, operator: In, values: ["myapp1"]}

创建第二个pod资源

kubectl apply -f pod-required-anti-affinity-demo-2.yaml

查看pod

kubectl get pods -o wide

在这里插入图片描述

显示两个pod不在一个node节点上，这就是pod节点反亲和性

示例2： 看 topologykey + labelSelector同时满足时，第二个pod的情况

给节点都打上“zone=foo” 标签

kubectl label nodes  k8s-node2  zone=fookubectl label nodes  k8s-node1  zone=foo

创建第一个pod资源文件

vim pod-first-required-anti-affinity-demo-1.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-firstlabels:app3: myapp3
spec:containers:- name: myappimage: ikubernetes/myapp:v1imagePullPolicy: IfNotPresent

创建第一个pod资源

kubectl apply -f  pod-first-required-anti-affinity-demo-1.yaml

创建第二个pod资源文件

vim pod-second-required-anti-affinity-demo-1.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-secondlabels:app: backendtier: db
spec:containers:- name: busyboximage: busybox:latestimagePullPolicy: IfNotPresentcommand: ["sh","-c","sleep 3600"]affinity:podAntiAffinity:requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:- labelSelector:matchExpressions:- {key: app3 ,operator: In, values: ["myapp3"]}topologyKey:  zone

创建第二个pod资源

kubectl apply -f pod-second-required-anti-affinity-demo-1.yaml

查看pod

kubectl get pods -o wide

在这里插入图片描述

第二个pod是pending，因为两个节点是同一个位置，现在没有不是同一个位置的了，而且要求反亲和性，所以就会处于pending状态，如果在反亲和性这个位置把硬反亲和改成软反亲和，那么也会运行。

这篇关于K8S之运用亲和性设置Pod的调度约束的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/694147。

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