K8s 调度管理

1. 节点选择器（nodeSelector）

最简单的节点调度约束机制。
在 Pod 规范中指定某个 Label，只有具有该 Label 的 Node 才能被调度。
缺点：功能简单，只支持 等于匹配。

示例：

复制代码

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mysql-pod
spec:
  nodeSelector:
    diskType: ssd
  containers:
    - name: db
      image: mysql:5.7

👉 Pod 只能调度到带有 disktype=ssd 标签的节点上。

2. 节点亲和度（Node Affinity）

相比 nodeSelector，节点亲和度更灵活，支持 集合操作 、In/NotIn 、Gt/Lt 等表达式。

分两类：

强制 (requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution)

必须满足条件，否则 Pod 无法调度。
偏好 (preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution)

调度器会"尽量"满足，但不保证。

示例：

复制代码

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mysql-pod1
spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:      # 匹配表达式
          - key: diskType        # 标签键
            operator: In         # 操作符
            values:              # 标签键对应的值，可以包含多个值
            - ssd
  containers:
    - name: db
      image: mysql:5.7

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: web-pod2
spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 100
        preference:
          matchExpressions:
          - key: topologyZone
            operator: In
            values:
            - beijing
  containers:
    - name: db
      image: nginx:1.23

👉 强制要求：必须在 disktype=ssd 的节点上

👉 偏好要求：最好在 region=us-east-1 的节点上

Kubernetes 节点/Pod 亲和性规则中的 operator 工作机制。

在调度规则（nodeSelectorTerms.matchExpressions 或 podAffinity/podAntiAffinity）里，operator 是用来描述 标签的匹配方式 的核心字段。

1 operator 的作用

operator 定义了 如何根据 key 与 values 判断条件是否成立。
调度器 (kube-scheduler) 在分配 Pod 到节点时，会依次检查这些条件。
如果条件不满足：
- 在 强制型规则 （requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution）下，Pod 不能调度。
- 在 偏好型规则 （preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution）下，Pod 仍能调度，但会降低优先级。

2 常见 operator 及机制

✅ `In`

含义：标签键存在，并且值在指定集合中。
例子：
复制代码
```
- key: diskType
  operator: In
  values: ["ssd", "nvme"]
```
👉 节点必须有 diskType=ssd 或 diskType=nvme。

✅ `NotIn`

含义：标签键存在，并且值不在指定集合中。
例子：
复制代码
```
- key: diskType
  operator: NotIn
  values: ["hdd"]
```
👉 节点必须有 diskType，且值不是 hdd。

✅ `Exists`

含义：只要标签键存在即可，不要求具体值。
例子：
复制代码
```
- key: gpuType
  operator: Exists
```
👉 节点只要打了 gpuType=xxx 标签即可。

✅ `DoesNotExist`

含义：标签键不存在。
例子：
复制代码
```
- key: gpuType
  operator: DoesNotExist
```
👉 节点上不能有 gpuType 标签。

✅ `Gt`（大于）

含义：标签值必须是整数，节点该 key 的值 > 指定值。
例子：
复制代码
```
- key: cpuCount
  operator: Gt
  values: ["8"]
```
👉 节点的 cpuCount 标签必须是 整数 > 8。

✅ `Lt`（小于）

含义：标签值必须是整数，节点该 key 的值 < 指定值。
例子：
复制代码
```
- key: cpuCount
  operator: Lt
  values: ["32"]
```
👉 节点的 cpuCount 必须 < 32。

3 工作机制总结

调度器检查时：

取出 Pod 的规则（affinity/anti-affinity）。
遍历 matchExpressions 列表（同一组是 AND 关系）。
每个 matchExpression 内部的 values 用 operator 来判断。
nodeSelectorTerms 中多个 term 是 OR 关系，只要有一个 term 满足就行。

4 例子

复制代码

nodeAffinity:
  requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
    nodeSelectorTerms:
    - matchExpressions:
      - key: diskType
        operator: In
        values: ["ssd"]
      - key: region
        operator: NotIn
        values: ["us-east-1"]

逻辑等价于：

复制代码

(diskType == "ssd") AND (region != "us-east-1")

如果有多个 nodeSelectorTerms，逻辑会变成：

复制代码

term1 OR term2 OR term3 ...

3. Pod 与 Pod 亲和性 / 反亲和性

Pod 之间的调度关系，可以让 Pod 贴在一起 或者分开运行。

Pod 亲和性 (Pod Affinity)

强制或偏好要求 Pod 调度到与某些 Pod 在一起的节点（例如共享机架，低延迟）。

Pod 反亲和性 (Pod Anti-Affinity)

强制或偏好要求 Pod 避开某些 Pod（例如避免多个副本在同一台机器上，提升高可用性）。

示例：

复制代码

affinity:
  podAffinity:
    requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
    - labelSelector:
        matchExpressions:
        - key: app
          operator: In
          values:
          - frontend
      topologyKey: "kubernetes.io/hostname"
  podAntiAffinity:
    preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
    - weight: 100
      podAffinityTerm:
        labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In
            values:
            - frontend
        topologyKey: "kubernetes.io/hostname"

👉 强制：Pod 必须调度到有 app=frontend 的节点上

👉 偏好：尽量避免与 app=frontend 的 Pod 在同一节点

详细例子

复制代码

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: web-pod-affinity
spec:
  affinity:
    podAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 100
        podAffinityTerm:
          labelSelector:
            matchExpressions:
            - key: app
              operator: In
              values:
              - db
          topologyKey: kubernetes.io/hostname
  containers:
  - name: web
    image: nginx:1.23

逐行解释这个 Pod 配置 ，重点是 Pod 亲和性 (PodAffinity) 的字段含义:

复制代码

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: web-pod-affinity

apiVersion: v1 → 使用的 Kubernetes API 版本。
kind: Pod → 定义的资源类型是 Pod。
metadata.name: web-pod-affinity → Pod 的名字。

复制代码

spec:
  affinity:
    podAffinity:

spec → Pod 的规格定义。
affinity → Pod 的调度亲和性规则。
podAffinity → Pod 亲和性，表示希望这个 Pod 调度到与某些 Pod 靠近（在同一拓扑范围内） 的节点上

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      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:

preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution → 偏好型规则（软约束）。
- 如果能满足条件，调度器会优先选择符合条件的节点；
- 如果条件不满足，也不会阻止 Pod 被调度（Pod 仍然可以运行，只是没有优先级）。
对比：
- requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution → 强制约束（硬条件，不满足则 Pod 无法调度）。

复制代码

      - weight: 100

weight: 100 → 权重，取值范围 1--100。
多个偏好规则时，调度器会根据权重打分，权重高的规则影响力更大。
这里100 表示最高优先级。

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        podAffinityTerm:

podAffinityTerm → 定义 Pod 亲和性的具体条件。

复制代码

          labelSelector:
            matchExpressions:
            - key: app
              operator: In
              values:
              - db

labelSelector → 选择目标 Pod 的标签。
matchExpressions → 匹配条件。
- key: app → 匹配 app 标签。
- operator: In → 取值在指定集合中。
- values: ["db"] → 标签必须是 app=db。

👉 也就是说：当前 Pod 期望调度到和已有 app=db 的 Pod 在同一拓扑范围的节点上。

复制代码

          topologyKey: kubernetes.io/hostname

topologyKey → 定义"靠近"的范围（拓扑域）。
kubernetes.io/hostname → 表示同一个节点（即 Node）。
也可以设置成 topology.kubernetes.io/zone（同一个可用区）或 topology.kubernetes.io/region（同一个区域）。

👉 这里表示：调度器会优先把该 Pod 调度到已经运行了 app=db Pod 的同一台 Node 上。

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  containers:
  - name: web
    image: nginx:1.23

定义 Pod 里的容器。
name: web → 容器名字。
image: nginx:1.23 → 使用的镜像

总结

Pod 名为 web-pod-affinity，运行一个 Nginx 1.23 容器。
使用 Pod 亲和性，软约束。
希望它能调度到 与已有标签 app=db 的 Pod 同一节点 （topologyKey=kubernetes.io/hostname）上。
权重 100，优先级最高。

4. 污点与容忍（Taints & Tolerations）

污点 (Taint)：给 Node 打上"拒绝某类 Pod"的标记。
容忍 (Toleration)：Pod 上的属性，可以"忍受"某些污点，从而被调度到该 Node。

常见用途：

专用节点（只运行特定 Pod）。
隔离节点（只允许具备特定容忍的 Pod 运行）。
节点异常（如不可达、内存压力）时调度器驱逐 Pod。

添加污点：

复制代码

kubectl taint nodes node1 key=value:NoSchedule

Pod 容忍：

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apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: tensorflow-pod2
spec:
  tolerations:
  - key: gpu
    operator: Equal
    value: "nvidia"
    effect: NoSchedule
  nodeSelector:
    gpu: "nvidia"
  containers:
  - name: tf
    image: tensorflow/tensorflow:latest

👉 Pod 只有带了对应容忍，才能调度到有该污点的节点。

5. NodeName

直接指定 Pod 运行在哪个节点上。
一般用于测试或特定场景，不推荐大规模使用，因为绕过了调度器。

示例：

复制代码

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test
spec:
  nodeName: k8s-node1
  containers:
  - name: web
    image: busybox
    command: ['/bin/sh', '-c', "sleep 1d"]

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