k8s资源调度

默认的情况下，一个pod在哪个node节点上运行，是由scheduler组件采取对应的算法计算出来的，这个过程是不受人工控制的，在实际的使用过程中，这不能够满足客观的场景，针对这样的情况，k8s 提供了四大类调度方式：

1. 自动调度: 运行在哪个node节点上完全由scheduler 经过一些里的算法计算出来
2. 定向调度：NodeName、NodeSelector
3. 亲和性调度：NodeAffinity、PodAffinity、PodAntiAffinity
4. 污点(容忍)调度：taints、Toleration

• 定向调度

定向调度，指的是利用在 Pod 上声明的 nodeName 或 nodeSelector ，以此将 Pod 调度到期望的 Node 节点上。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方式调度

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
  namespace: default
  labels:
    app: nginx
spec:
  nodeName: k8s-node1 # 指定调度到k8s-node1节点上
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.20.2
    resources:
      limits:
        cpu: 200m
        memory: 500Mi
      requests:
        cpu: 100m
        memory: 200Mi
    ports:
    - containerPort:  80
      name:  http
    volumeMounts:
    - name: localtime
      mountPath: /etc/localtime
  volumes:
    - name: localtime
      hostPath:
        path: /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai
  restartPolicy: Always

NodeSelector方式调度

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
  namespace: default
  labels:
    app: nginx
spec:
  nodeSelector:
    nodeevn: pro # 指定调度到 nodeevn = pro 标签的 Node 节点上
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.20.2
    resources:
      limits:
        cpu: 200m
        memory: 500Mi
      requests:
        cpu: 100m
        memory: 200Mi
    ports:
    - containerPort: 80
      name:  http
    volumeMounts:
    - name: localtime
      mountPath: /etc/localtime
  volumes:
    - name: localtime
      hostPath:
        path: /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai
  restartPolicy: Always

• 亲和性调度

虽然定向调度的两种方式，使用起来非常方便，但是也有一定的问题，那就是如果没有满足条件的 Node，那么 Pod 将不会被运行，即使在集群中还有可用的 Node 列表也不行，这就限制了它的使用场景。基于上面的问题，Kubernetes 还提供了一种亲和性调度（Affinity）。它在 nodeSelector 的基础之上进行了扩展，可以通过配置的形式，实现优先选择满足条件的 Node 进行调度，如果没有，也可以调度到不满足条件的节点上，使得调度更加灵活。

● Affinity 主要分为三类：

○ nodeAffinity（node亲和性）：以 Node 为目标，解决 Pod可 以调度到那些 Node 的问题。

○ podAffinity（pod亲和性）：以 Pod 为目标，解决 Pod 可以和那些已存在的 Pod 部署在同一个拓扑域中的问题。

○ podAntiAffinity（pod反亲和性）：以 Pod 为目标，解决 Pod 不能和那些已经存在的 Pod 部署在同一拓扑域中的问题。

关于亲和性和反亲和性的使用场景的说明：

● 亲和性：如果两个应用频繁交互，那么就有必要利用亲和性让两个应用尽可能的靠近，这样可以较少因网络通信而带来的性能损耗。

● 反亲和性：当应用采用多副本部署的时候，那么就有必要利用反亲和性让各个应用实例打散分布在各个 Node 上，这样可以提高服务的高可用性。

pod.spec.affinity.nodeAffinity
  requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution  # Node节点必须满足指定的所有规则才可以，硬性过滤
    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)
        key    # 键
        values # 值
        operator # 关系符 支持Exists, DoesNotExist, In, NotIn, Gt, Lt
  preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution # 优先调度到满足指定的规则的Node，软性评分 (倾向)   
    preference   # 一个节点选择器项，与相应的权重相关联
      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)
        key # 键
        values # 值
        operator # 关系符 支持In, NotIn, Exists, DoesNotExist, Gt, Lt  
    weight # 倾向权重，在范围1-100。

● podAffinity 主要实现以运行的 Pod 为参照，实现让新创建的 Pod 和参照的 Pod 在一个区域的功能。

● podAntiAffinity 主要实现以运行的 Pod 为参照，让新创建的 Pod 和参照的 Pod 不在一个区域的功能。

● PodAffinity 的可选配置项：

pod.spec.affinity.podAffinity
  requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution  硬限制
    namespaces 指定参照pod的namespace
    topologyKey 指定调度作用域
    labelSelector 标签选择器
      matchExpressions  按节点标签列出的节点选择器要求列表(推荐)
        key    键
        values 值
        operator 关系符 支持In, NotIn, Exists, DoesNotExist.
      matchLabels    指多个matchExpressions映射的内容  
  preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 软限制    
    podAffinityTerm  选项
      namespaces
      topologyKey
      labelSelector
         matchExpressions 
            key    键  
            values 值  
            operator
         matchLabels 
    weight 倾向权重，在范围1-1

• 污点和容忍

● 前面的调度方式都是站在 Pod 的角度上，通过在 Pod 上添加属性，来确定 Pod 是否要调度到指定的 Node 上，其实我们也可以站在 Node 的角度上，通过在 Node 上添加污点属性，来决定是否运行 Pod 调度过来。

● Node 被设置了污点之后就和 Pod 之间存在了一种相斥的关系，进而拒绝 Pod 调度进来，甚至可以将已经存在的 Pod 驱逐出去。

污点的格式为：

key=value:effect

key 和 value 是污点的标签及对应的值

effect 描述污点的作用

● effect 支持如下的三个选项：

○ PreferNoSchedule：Kubernetes 将尽量避免把 Pod 调度到具有该污点的 Node 上，除非没有其他节点可以调度；换言之，尽量不要来，除非没办法。

○ NoSchedule：Kubernets 将不会把 Pod 调度到具有该污点的 Node 上，但是不会影响当前 Node 上已经存在的 Pod ;换言之，新的不要来，在这的就不要动。

○ NoExecute：Kubernets 将不会将 Pod 调度到具有该污点的 Node 上，同时会将 Node 上已经存在的 Pod 驱逐；换言之，新的不要来，这这里的赶紧走。

1. 新增污点

kubectl taint node xxx key=value:effect

2. 去除污点

kubectl taint node xxx key:effect-

3. 去除所有污点

kubectl taint node xxx key-

4. 查看污点

kubectl describe node xxx | grep -i taints

---

容忍：

● 上面介绍了污点的作用，我们可以在 Node上 添加污点用来拒绝 Pod 调度上来，但是如果就是想让一个 Pod 调度到一个有污点的 Node 上去，这时候应该怎么做？这就需要使用到容忍。

污点就是拒绝，容忍就是忽略，Node 通过污点拒绝 Pod 调度上去，Pod 通过容忍忽略拒绝。

kubectl explain pod.spec.tolerations

...

FIELDS:

key # 对应着要容忍的污点的键，空意味着匹配所有的键

value # 对应着要容忍的污点的值

operator # key-value的运算符，支持Equal和Exists（默认）

effect # 对应污点的effect，空意味着匹配所有影响

tolerationSeconds # 容忍时间, 当effect为NoExecute时生效，表示pod在Node上的停留时间

● 污点和容忍的匹配：

○ 当满足如下条件的时候，Kubernetes 认为污点和容忍匹配：

■ 键（key）相同。

■ 效果（effect）相同。

■ 污点的 operator 为：

● Exists ，此时污点中不应该指定 value 。

● Equal，此时容忍的 value 应该和污点的 value 相同。

○ 如果不指定 operator ，默认为 Equal 。

● 特殊情况：

○ 容忍中没有定义 key ，但是定义了 operator 为 Exists ，Kubernetes 则认为此容忍匹配所有的污点，如：

tolerations:
- operator: Exists
# 最终，所有有污点的机器我们都能容忍，Pod 都可以调度。

  tolerations: # 容忍
    - key: "tag" # 要容忍的污点的key
      operator: Exists # 操作符
# 最终，有这个污点的机器我们可以容忍，Pod 都可以调度。