K8S 亲和性与反亲和性 深度好文

今天我们来实验 pod 亲和性。官网描述如下：

假设有如下三个节点的 K8S 集群：

k8s31master 是控制节点

k8s31node1、k8s31node2 是工作节点

容器运行时是 containerd

一、镜像准备

1.1、镜像拉取

docker pull tomcat:8.5-jre8-alpine
docker pull nginx:1.14.2

1.2、镜像导出

docker save -o tomcat-8.5-jre8-alpine.tar.gz docker.io/library/tomcat:8.5-jre8-alpine
docker save -o nginx-1.14.2.tar.gz docker.io/library/nginx:1.14.2

1.3、镜像导入工作节点 containerd

# k8s31node1 执行
[root@k8s31node1 ~]# ctr -n=k8s.io images import tomcat-8.5-jre8-alpine.tar.gz
[root@k8s31node1 ~]# ctr -n=k8s.io images import nginx-1.14.2.tar.gz
[root@k8s31node1 ~]# ctr -n=k8s.io images ls|grep tomcat
[root@k8s31node1 ~]# ctr -n=k8s.io images ls|grep nginx

# k8s31node2 执行
[root@k8s31node2 ~]# ctr -n=k8s.io images import tomcat-8.5-jre8-alpine.tar.gz
[root@k8s31node2 ~]# ctr -n=k8s.io images import nginx-1.14.2.tar.gz
[root@k8s31node2 ~]# ctr -n=k8s.io images ls|grep tomcat
[root@k8s31node2 ~]# ctr -n=k8s.io images ls|grep nginx

说明:

• ctr 是 containerd 命令
• ctr images import：导入镜像
• -n=k8s.io：K8S 镜像存储命名空间

1.4、亲和性介绍

• 亲和性（affinity）属性，位于 pod.spec.affinity，它有三种亲和性：

kubectl explain pod.spec.affinity

分别是 nodeAffinity（节点亲和性）、podAffinity（pod间亲和性）、podAntiAffinity（pod间反亲和性），它们可以分为两类：

• 节点亲和性 功能类似于 nodeSelector字段，但它的表达能力更强，并且允许你指定软规则。
• Pod 间亲和性/反亲和性允许你根据其他 Pod 的标签来约束 Pod。

简单来说：

nodeAffinity 定义了 pod 倾向于（亲和）被调度到哪些节点上。

podAffinity 定义了 pod 倾向于（亲和）跟哪些 pod 调度在一起。

podAntiAffinity 定义 pod 倾向于不（反亲和）跟哪些 pod 调度在一起。

二、nodeAffinity（节点亲和性）

• 查看帮助文档

kubectl explain pod.spec.affinity.nodeAffinity

节点亲和性概念上类似于 nodeSelector， 它使你可以根据节点上的标签来约束 Pod 可以调度到哪些节点上。 节点亲和性有两种：

• requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution： 调度器只有在规则被满足的时候才能执行调度。此功能类似于 nodeSelector， 但其语法表达能力更强。
• preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution： 调度器会尝试寻找满足对应规则的节点。如果找不到匹配的节点，调度器仍然会调度该 Pod。

在上述类型中，IgnoredDuringExecution 意味着如果节点标签在 Kubernetes 调度 Pod 后发生了变更，Pod 仍将继续运行。

简单来说：

required 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。

preferred 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。

2.1、required 硬亲和性

• 查看 requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

kubectl explain pod.spec.affinity.nodeAffinity.requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

它有一个必填字段 nodeSelectorTerms。

• 查看 nodeSelectorTerms

kubectl explain pod.spec.affinity.nodeAffinity.requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution.nodeSelectorTerms

它是 NodeSelectorTerm 数组

NodeSelectorTerm 定义了两种匹配模式：

• matchExpressions 数组
• matchFields 数组

2.1.1、matchExpressions

matchExpressions：它允许你使用表达式来匹配节点的标签。例如，你可以使用 In、NotIn、Exists、DoesNotExist、Gt、Lt 等操作符来创建复杂的标签匹配规则。

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

key：标签名称。

operator：匹配操作。

values：值列表。[] 或 - 形式都可以。

• 编写资源文件

pod-node-affinity-required-match-expressions-demo.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-node-affinity-required-match-expressions
spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: zone
            operator: In
            values:
            - east
            - south
  containers:
  - name: tomcat
    image: tomcat:8.5-jre8-alpine
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 8080

matchExpressions 表达式的意思是，寻找具有 label key 为 zone，值为 east 或 south 的节点，把 pod 绑定上去。

• 运行并查看

kubectl apply -f pod-node-affinity-required-match-expressions-demo.yaml
kubectl get pod -owide

会发现 pod 并没有被正确调度。

因为我现在工作节点上，并没有一个节点有 zone 标签，值为 east 或 south。

required 是硬亲和性，必须满足表达式，pod 才能被正确调度。

• 查看 pod 日志

kubectl describe pod pod-node-affinity-required-match-expressions

也能发现报 node affinity 错误。

• 给 k8s31node1 打上标签 zone=east

kubectl label node k8s31node1 zone=east
kubectl get node --show-labels

• 观察 pod 现在可以正常调度了

• 如果这个时候，我们变更 k8s31node1 的标签

kubectl label node k8s31node1 zone-
# zone- 表示删除标签 zone
kubectl get pod -owide

会发现 pod 并没有被驱逐。

2.1.2、matchFields

matchFields：它允许你根据资源的非标签字段进行匹配，例如资源的名称、状态等。

kubectl explain pod.spec.affinity.nodeAffinity.requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution.nodeSelectorTerms.matchFields

matchFields 跟 matchExpressions 匹配模式一样。

key：标签名称。

operator：匹配操作。

values：值列表。[] 或 - 形式都可以。

• 编写资源文件

pod-node-affinity-required-match-fields-demo.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-node-affinity-required-match-fields
spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchFields:
          - key: metadata.name
            operator: In
            values: ['k8s31node2']
  containers:
  - name: tomcat
    image: tomcat:8.5-jre8-alpine
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 8080

matchFields 表达式的意思是，寻找节点具有 metadata.name 属性，且值是 k8s31node2 的节点，把 pod 绑定上去。

怎么看 node 节点具有哪些属性？

# 以 json 格式或 yaml 格式输出 节点信息
kubectl get node k8s31node2 -o json
kubectl get node k8s31node2 -o yaml

• 运行并查看

kubectl apply -f pod-node-affinity-required-match-fields-demo.yaml
kubectl get pod -owide

可以发现，它被正确调度到 k8s31node2 上。

2.2、preferred 软亲和性

• 查看 preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

kubectl explain pod.spec.affinity.nodeAffinity.preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

有两个必填字段：

preference：偏好。偏好 也是一个 NodeSelectorTerm，所以也会有 matchExpressions 和 matchFields。

weight：权重。1-100 的数，weight 是相对权重，权重越高，pod 调度的几率越大。

2.2.1、matchExpressions

• 编写资源文件

pod-node-affinity-preferred-match-expressions-demo.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata: 
  name: pod-node-affinity-preferred-match-expressions
spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - preference:
          matchExpressions:
          - key: disk
            operator: In
            values: ['SSD']
        weight: 20
      - preference:
          matchExpressions:
          - key: disk
            operator: In
            values: ['HDD']
        weight: 10
  containers:
  - name: tomcat
    image: tomcat:8.5-jre8-alpine
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 8080

preferred 匹配的意思是：

将 pod 节点优先调度到有标签 disk=SSD 的节点上。因为 disk=SSD 的 weight 数值更大，优先级更高。

业务含义是，将 pod 节点优先调度到拥有固态硬盘的节点上，没有固态硬盘的话，调度到拥有机械硬盘的节点上。

• 运行并查看

kubectl apply -f pod-node-affinity-preferred-match-expressions-demo.yaml
kubectl get pod -owide

虽然我们现在系统上并没有 disk=SSD 与 disk=HDD 的节点，但是 pod 依然可以正常调度。这是因为 preferred 是一种软亲和性，即使找不到符合条件的节点，调度器 scheduler 依然会调度该 pod。

• 给节点打标签

# 给 k8s31node1 节点打上 disk=HDD
kubectl label node k8s31node1 disk=HDD
# 给 k8s31node2 节点打上 disk=SSD
kubectl label node k8s31node2 disk=SSD
# 查看节点信息
kubectl get node --show-labels

• 删除原来的 pod 并运行

kubectl delete -f pod-node-affinity-preferred-match-expressions-demo.yaml
kubectl apply -f pod-node-affinity-preferred-match-expressions-demo.yaml
kubectl get pod -owide

可以看到 pod 被优先调度到 k8s31node2，因为它标签是 disk=SSD，权重最高。

• 如果这个时候，我们变更 k8s31node2 的标签

kubectl label node k8s31node2 disk-
kubectl get pod -owide

会发现 pod 并没有被驱逐。

matchFields 的情况与 required 类似，就不举例了。

2.3、节点亲和性总结

• 节点亲和性 nodeAffinity 包括 required 和 preferred
• required 是硬亲和性，只有条件满足，pod 才会被调度。
• preferred 是软亲和性，条件匹配，优先按条件调度，条件不匹配，按默认算法调度。
• matchExpressions 是按节点标签表达式来进行匹配。
• matchFields 是按节点属性来进行匹配。
• 无论 required 还是 preferred，在 pod 运行期，标签变更，pod 不会被驱逐。

2.4、还原实验环境

删除 default 命名空间下所有 pod，

删除节点所有标签，为下一个实验做准备。

三、podAffinity（pod间亲和性）

podAffinity 定义了 pod 倾向于（亲和）跟哪些 pod 调度在同一个位置。

• 查看帮助文档

kubectl explain pod.spec.affinity.podAffinity

与节点亲和性类似，Pod 的亲和性与反亲和性也有两种类型：

• requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution
• preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

例如，你可以使用 requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 亲和性来告诉调度器，将两个服务的 Pod 放到同一个云提供商可用区内，因为它们彼此之间通信非常频繁。

类似地，你可以使用 preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 反亲和性来将同一服务的多个 Pod 分布到多个云提供商可用区中。

3.1、required 硬亲和性

• 查看 requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

kubectl explain pod.spec.affinity.podAffinity.requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

它是 PodAffinityTerm 数组。

PodAffinityTerm 它有三个比较重要的字段：

toplogyKey：拓扑键，必填。我们在定义 pod 间亲和性时有一个前提，就是 B pod 想调度到跟 A pod 同一个位置，那么怎么定义这个位置？就是以这个字段来定义的。其取值是系统用来标示域的节点标签键。也就是说，不同节点具有相同标签 key，且 key 所对应的 value 也相同，则它们被定义为同一个位置。

假设有如下服务器集群，在可用区A中有节点 node1、node2，它们拥有相同的节点标签（zone=A）则 node1 与 node2 被定义为同一个位置。node3 因为拥有不同的节点标签（zone=B）所以 node3 被视为不同位置。

toplogyKey 它是一个拓扑的概念，同一个机架、可用区、地域里面所有节点，都可以被 K8S 视为同一个位置而被统一调度。

labelSelector：标签选择器。通过 labelSelector 选取一组能作为亲和对象的已存在的 pod 资源。它定义了两种匹配模式：

• matchExpressions <[]LabelSelectorRequirement>
• matchLabels <map[string]string>

namespaces：名称空间。pod 在 Kubernetes 中是名称空间作用域的对象，因此 pod 的标签也隐式地具有名称空间属性。 针对 pod 标签的所有 标签选择器 都要指定名称空间，Kubernetes 会在指定的名称空间内寻找标签。

如果不指定 namespaces，那么 标签选择器 就是在当前要创建的 pod 的名称空间里查找符合条件的一组 pod。

3.1.1、matchExpressions

matchExpressions：它允许你使用表达式来匹配 Pod 的标签。例如，你可以使用 In、NotIn、Exists、DoesNotExist 等操作符来创建复杂的标签匹配规则。

kubectl explain pod.spec.affinity.podAffinity.requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution.labelSelector.matchExpressions

key：标签名称。

operator：匹配操作。

values：值列表。[] 或 - 形式都可以。

• 实验准备

使用 kubeadm join 往集群中加入一个新的工作节点 k8s31node3:

• 镜像准备

# 将 tomcat、nginx 镜像也导入到 k8s31node3
# k8s31node3 执行
[root@k8s31node3 ~]# ctr -n=k8s.io images import tomcat-8.5-jre8-alpine.tar.gz
[root@k8s31node3 ~]# ctr -n=k8s.io images import nginx-1.14.2.tar.gz
[root@k8s31node3 ~]# ctr -n=k8s.io images ls|grep tomcat
[root@k8s31node3 ~]# ctr -n=k8s.io images ls|grep nginx

• 资源文件编写

假设我们现在有两个 pod，nginx 跟 tomcat，nginx 反向代理 tomcat，它们之间要频繁通信，所以我们希望 pod-nginx 跟 pod-tomcat 能调度到同一个可用区内。

pod-pod-affinity-required-match-expressions-tomcat.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: tomcat
  labels:
    app: tomcat
spec:
  containers:
  - name: tomcat
    image: tomcat:8.5-jre8-alpine
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 8080

• 运行并查看

kubectl apply -f pod-pod-affinity-required-match-expressions-tomcat.yaml
kubectl get pod -owide

tomcat 被调度到 k8s31node3 节点上。

• 资源文件编写

pod-pod-affinity-required-match-expressions-nginx.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  affinity:
    podAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - topologyKey: zone
        labelSelector:
          matchExpressions:
          - {key: app, operator: In, values: ["tomcat"]}
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.14.2
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 80

• 运行并查看

kubectl apply -f pod-pod-affinity-required-match-expressions-nginx.yaml
kubectl get pod -owide

发现 nginx 无法被调度。

查看 pod 日志

kubectl describe pod nginx

报 pod 亲和性不符合。

原因是我们现在所有节点上，并没有定义 topologyKey=zone 这个键，而 required 是属于硬亲和性，在节点调度期，找不到符合调度规则的节点，系统不会对 pod 进行调度。

• 给节点打标签

kubectl label node k8s31node1 zone=A
kubectl label node k8s31node2 zone=B
kubectl label node k8s31node3 zone=B
kubectl get pod -owide

可以看到 nginx 被调度到 tomcat 所在的节点 k8s31node3 上了。

倘若这个时候，我们起一个 nginx：

pod-pod-affinity-required-match-expressions-nginx2.yaml

就只是把上一个 nginx.yaml 改了一下 metadata.name 为 nginx2 而已。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx2
spec:
  affinity:
    podAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - topologyKey: zone
        labelSelector:
          matchExpressions:
          - {key: app, operator: In, values: ["tomcat"]}
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.14.2
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 80

kubectl apply -f pod-pod-affinity-required-match-expressions-nginx2.yaml
kubectl get pod -owide

会发现 nginx2 被调度到 k8s31node2 上了。

• 分析

整个的部署图如下：

• tomcat 首先被调度到 node3，这个过程是随机的，scheduler 调度器根据自己内部的调度算法来决定的。
• nginx 被调度时，因为 nginx 跟 tomcat podAffinity，所以它要被调度到跟 tomcat 具有相同 topologyKey 的节点上，这个时候 node3 跟 node2 都满足要求（node1 因为 topologyKey 的值是 A，所以不满足要求），scheduler 调度器觉得 node3 这个时候的负载不高，所以也把 nginx 调度到 node3 上。
• nginx2 被调度时，走 nginx 一样的逻辑，所以 node3 跟 node2 都满足要求，但此时 node3 负载已经很高了（跑着两个 pod），所以 scheduler 调度器决定将 nginx2 调度到 node2。

• 还原实验环境

删除 nginx 跟 nginx2 以便进行下面的实验。

kubectl delete pod nginx
kubectl delete pod nginx2

3.1.2、matchLabels

matchLabels 的匹配方式，相对于 matchExpressions 更简单，它是以 键值对 的方式进行匹配的。

kubectl explain pod.spec.affinity.podAffinity.requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution.labelSelector.matchLabels

• 编写资源文件

pod-pod-affinity-required-match-labels-nginx.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  affinity:
    podAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - topologyKey: zone
        labelSelector:
          matchLabels:
            app: tomcat
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.14.2
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 80

pod-pod-affinity-required-match-labels-nginx2.yaml

俩个文件之间的差异，只在 metadata.name

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx2
spec:
  affinity:
    podAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - topologyKey: zone
        labelSelector:
          matchLabels:
            app: tomcat
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.14.2
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 80

• 运行并查看

kubectl apply -f pod-pod-affinity-required-match-labels-nginx.yaml
kubectl apply -f pod-pod-affinity-required-match-labels-nginx2.yaml
kubectl get pod -owide

可以看到跟 matchExpressions 是一样的效果。

• 节点标签变更

倘如我们这个时候，将所有节点的 zone 标签删除，看看会有什么效果。

kubectl label node k8s31node1 zone-
kubectl label node k8s31node2 zone-
kubectl label node k8s31node3 zone-
kubectl get pod -owide

可以看到 pod 并不会被驱逐。

• 还原实验环境

删除 tomcat、nginx 跟 nginx2 以便进行下面的实验。

kubectl delete pod tomcat
kubectl delete pod nginx
kubectl delete pod nginx2

3.2、preferred 软亲和性

• 查看 preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

kubectl explain pod.spec.affinity.podAffinity.preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

它是 WeightedPodAffinityTerm 数组。

WeightedPodAffinityTerm 它有两个必填字段：

podAffinityTerm ：PodAffinityTerm 对象。它跟上面 required 是一模一样的。所以也必然有 toplogyKey、labelSelector、namespaces。

weight：权重。1-100 的数，weight 是相对权重，权重越高，pod 调度的几率越大。

假设现在有如下部署图：

node1、node2、node3 分别有标签 zone=A、zone=B、zone=C，表示它们分别位于可用区 A B C。

node1、node2、node3 上分别运行着 pod tomcat1、tomcat2、tomcat3。

tomcat1、tomcat2、tomcat3 分别有标签 app=tomcat1、app=tomcat2、app=tomcat3，它们的权重，分别是 10、30、20。

现在有一个新的 pod-nginx，加入进来，我们看看 K8S 是如何调度的-->

• 编写 tomcat 配置文件

pod-pod-affinity-preferred-match-expressions-tomcat1.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: tomcat1
  labels:
    app: tomcat1
spec:
  nodeName: k8s31node1
  containers:
  - name: tomcat
    image: tomcat:8.5-jre8-alpine
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 8080

nodeName 指定它运行在 node1 节点上。

pod-pod-affinity-preferred-match-expressions-tomcat2.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: tomcat2
  labels:
    app: tomcat2
spec:
  nodeName: k8s31node2
  containers:
  - name: tomcat
    image: tomcat:8.5-jre8-alpine
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 8080

nodeName 指定它运行在 node2 节点上。

pod-pod-affinity-preferred-match-expressions-tomcat3.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: tomcat3
  labels:
    app: tomcat3
spec:
  nodeName: k8s31node3
  containers:
  - name: tomcat
    image: tomcat:8.5-jre8-alpine
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 8080

nodeName 指定它运行在 node3 节点上。

• 启动 tomcat

kubectl apply -f pod-pod-affinity-preferred-match-expressions-tomcat1.yaml
kubectl apply -f pod-pod-affinity-preferred-match-expressions-tomcat2.yaml
kubectl apply -f pod-pod-affinity-preferred-match-expressions-tomcat3.yaml
kubectl get pod -owide --show-labels

• 给节点打标签

kubectl label node k8s31node1 zone=A
kubectl label node k8s31node2 zone=B
kubectl label node k8s31node3 zone=C
kubectl get node --show-labels

• 编写 nginx 配置文件

pod-pod-affinity-preferred-match-expressions-nginx.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  affinity:
    podAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 10
        podAffinityTerm: 
          topologyKey: zone
          labelSelector:
            matchExpressions:
            - {key: app, operator: In, values: ["tomcat1"]}
      - weight: 30
        podAffinityTerm:
          topologyKey: zone
          labelSelector:
            matchExpressions:
            - {key: app, operator: In, values: ["tomcat2"]}
      - weight: 20
        podAffinityTerm:
          topologyKey: zone
          labelSelector:
            matchExpressions:
            - {key: app, operator: In, values: ["tomcat3"]}
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.14.2
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 80

app=tomcat2 的权重最高，所以 nginx 需要被调度到跟 tomcat2 相同 zone 下的服务器上，因为该 zone 只有一个 node2，所以 nginx 被调度到 node2 上。

• 删掉 nginx，并修改所有 pod label

kubectl delete pod nginx
kubectl label pod tomcat1 app=tomcat --overwrite=true
kubectl label pod tomcat2 app=tomcat --overwrite=true
kubectl label pod tomcat3 app=tomcat --overwrite=true
# --overwrite=true 表示覆盖原来 label 的值
kubectl get pod -owide --show-labels

• 重新运行 nginx，我们看看会发生什么

kubectl apply -f pod-pod-affinity-preferred-match-expressions-nginx.yaml
kubectl get pod -owide --show-labels

现在没有一个 pod 的标签符合 标签选择器 的规则，但是 nginx 还是能被正常的调度，因为 preferred 是一种软亲和性。标签选择器的规则不匹配，scheduler 调度器会根据内部的算法选择合适的节点来绑定pod。

3.3、pod 间亲和性总结

• pod 间亲和性 podAffinity 包括 required 和 preferred
• required 是硬亲和性，只有条件满足，pod 才会被调度。
• preferred 是软亲和性，条件匹配，优先按条件调度，条件不匹配，按默认算法调度。
• matchExpressions 是按 pod 标签表达式来进行匹配。
• matchLabels 也是按 pod 标签来进行匹配，不过它是以键值对的方式来表示匹配规则。
• 无论 required 还是 preferred，在 pod 运行期，不管是 节点 标签变更，还是被亲和的 pod 标签变更，pod 都不会被驱逐。
• podAffinity 中有一个很重要的概念是 toplogyKey，理解它对于理解 pod 调度非常重要。

3.4、还原实验环境

删除 nginx tomcat1 tomcat2 tomcat3

kubectl delete pod nginx tomcat1 tomcat2 tomcat3 --force --grace-period=0

保留 node1、node2、node3 的 zone label

四、podAntiAffinity（pod间反亲和性）

podAntiAffinity 定义了 pod 倾向于不跟哪些 pod 调度在同一个位置。

• 查看帮助文档

kubectl explain pod.spec.affinity.podAntiAffinity

可以看到，它跟 podAffinity 的定义，几乎是一摸一样的。

可以猜到，K8S 内部在进行调度的时候，应该是采用一种取反的操作。

筛选出不想亲和的 pod 所具有的 toplogyKey，然后在剩下的 toplogyKey 里选择节点进行绑定。

下面是 podAffinity 的定义。

4.1、required 硬亲和性

这一节，我们只演示 required，其他大同小异。

假设现在有如下部署图：

node1、node2、node3 分别有标签 zone=A、zone=B、zone=C，表示它们分别位于可用区 A B C。

node3 运行着 tomcat1，它有标签 app=tomcat。

现在再来一个 tomcat2，我们不希望它跟 tomcat1 在同一个可用区下。

在实际业务中，相同的可用区往往意味着同一个机房，而部署同一个应用，往往不希望它们在同一个节点、或者同一个可用区下，因为这样容易导致 单点故障。从而让整个服务不可用。

我们看看这在 K8S 中要怎么实现-->

• 编写 tomcat1 资源文件

pod-pod-antiaffinity-required-match-expressions-tomcat1.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: tomcat1
  labels:
    app: tomcat
spec:
  nodeName: k8s31node3
  containers:
  - name: tomcat
    image: tomcat:8.5-jre8-alpine
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 8080

nodeName 指定它运行在 node3 节点上。

• 编写 tomcat2 资源文件

pod-pod-antiaffinity-required-match-expressions-tomcat2.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: tomcat2
  labels:
    app: tomcat
spec:
  affinity:
    podAntiAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - topologyKey: zone
        labelSelector:
          matchExpressions:
          - {key: app, operator: In, values: ["tomcat"]}
  containers:
  - name: tomcat
    image: tomcat:8.5-jre8-alpine
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 8080

• 运行并查看

kubectl apply -f pod-pod-antiaffinity-required-match-expressions-tomcat1.yaml
kubectl apply -f pod-pod-antiaffinity-required-match-expressions-tomcat2.yaml
kubectl get pod -owide --show-labels

可以看到 tomcat2 被调度到跟 tomcat1 不同的 zone 的服务器上（node1、node2 都可以）。