K8s的标签应用和调度

K8s资源身份标签Labels

Labels是用于标识和选择K8s资源的键值对；

可以对Pod、Node、Service、Deployment、Namespace等资源使用标签；

用途：

分类和组织：通过标签可以将对象分组，如将同一个应用的所有Pod标记为一个标签。
筛选和管理：使用标签选择器（Label Selector）来选择和操作特定标签的对象。
自动化操作：结合标签选择器，可以在自动化流程中操作和管理对象，如自动缩放、自动部署等。

使用方法：

1.创建资源时，添加标签

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 apiVersion: v1
 kind: Pod
 metadata:
   name: my-pod
   labels:
     app: my-app
     environment: production
 spec:
   containers:
   - name: my-container
     image: nginx
 # 通过标签名筛选Pod
 kubectl get pod -l app=my-app
 kubectl get pod -l app

2.在资源运行时，添加或者修改标签（使用kubectl）

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 # 添加标签（动态添加，yaml文件不显示，但是可以通过这个标签筛选）
 kubectl label pod <pod-name> server=nginx
 # 删除标签
 kubectl label pod <pod-name> server-
 # 重新添加标签
 kubectl label pod <pod-name> server=apache

在资源中使用标签的方式：

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 apiVersion: apps/v1
 kind: Deployment
 metadata:
   name: my-deployment
 spec:
   replicas: 3
   selector:         # 标签选择器
     matchLabels:    # 通过键值对绑定标签
       app: my-app   # 需要管理Pod的标签
   template:         # 创建Pod的模板，通过Deployment自动创建Pod
     metadata:
       labels:
         app: my-app # Pod的标签，用于被筛选和管理
     spec:
       containers:
       - name: my-container
         image: nginx
 # 查看标签
 kubectl describe pod <pod-name>
 # 查看所有Pod的标签
 kubectl get pod -A --show-labels

结合使用

标签和标签选择器在 Kubernetes 中有广泛的应用，以下是一些常见的结合使用场景：

服务发现 ：使用标签选择器将 Service 绑定到特定的 Pod，实现负载均衡和服务发现。
自动化编排 ：使用标签选择器自动化编排，如使用 HorizontalPodAutoscaler 根据标签选择器自动扩展 Pod。
资源分组：使用标签将相关资源分组，便于管理和查询。

最佳实践

命名规范：使用有意义的标签键和值，便于理解和维护。
避免过度标签：避免添加过多不必要的标签，保持标签的简洁性和实用性。
一致性：在不同对象和团队之间保持标签的一致性，便于协作和自动化管理。

K8s集群调度介绍

Scheduler：调度器

作用：

在创建运行Pod时，用于将Pod的创建请求绑定到Node节点上；

可以满足调度的公平、高效、灵活；

核心：

公平：如何保证每个节点都能被分配资源
资源高效利用：集群所有资源最大化被使用
效率：调度的性能要好，能够尽快地对大批量的 pod 完成调度工作
灵活：允许用户根据自己的需求控制调度的逻辑

调度过程：

1、过滤掉不满足条件的节点，预选（predicate） ；

2、按照节点的优先级排序，优选（priority） ；

3、选择优先级最高的Node节点。如果中间任何一步骤有错误，就直接返回错误。

调度方法：

1.自动调度：Scheduler经过一系列的算法计算得出最优节点；

2.定向调度：

NodeName：指定Node名称进行调度
NodeSelector：通过Node标签进行选择调度

3.亲和性调度：

NodeAffinity：节点亲和性
PodAffinity：Pod亲和性
PodAntiAffinity：Pod反亲和性

4.污点（容忍）调度：

Taints：给Node节点打上污点，需要容忍度才能调度（没有该污点容忍度的Pod无法调度）；
Toleration：在Pod上设置容忍度，才能运行在有污点的Node上；

几种调度方法的案例

固定调度案例：

# 指定固定节点：Pod.spec.nodeName

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 vim node1.yaml 
 apiVersion: apps/v1
 kind: Deployment
 metadata:
   name: myweb
 spec:
   selector:
     matchLabels:
       app: myweb
   replicas: 6
   template:
     metadata:
       labels:
         app: myweb
     spec:
       nodeName: node1           # 指定Node的名称，实现固定调度
       containers:
       - name: myweb
         image: 192.168.57.200:8099/yun11/h5-game:1.0
         ports:
         - containerPort: 80

# 指定固定节点标签：Pod.spec.nodeSelector

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 vim node-2.yaml
 apiVersion: apps/v1
 kind: Deployment
 metadata:
   name: myweb
 spec:
   selector:
     matchLabels:
       app: myweb
   replicas: 4
   template:
     metadata:
       labels:
         app: myweb
     spec:
       nodeSelector:        # 通过给Node节点打标签，使用标签选择器进行Pod调度
         cname: webserver
       containers:
       - name: myweb
         image: docker.io/nginx
         ports:
         - containerPort: 80
 # 没有对应标签的节点，所以会卡在Pending
 # 给node2创建一个标签cname：webserver
 kubectl label node node2 cname=webserver
 # 查看结果
 kubectl get node --show-labels
 kubectl get pod -o wide
 # 删除标签
 kubectl label nodes node2 cname- 
 # 一键删除多个控制器
 kubectl delete deployment myweb

污点与容忍度

如果Node节点上有污点，需要Pod有容忍度才能调度运行；

污点的三种排斥级别

NoSchedule：没有容忍度的Pod不能新建，已经运行的Pod不受影响；（没有配置此污点容忍度的新Pod不能调度到此节点，节点上现存的Pod不受影响）。
PreferNoSchedule：没有容忍度的Pod尽量不要创建，如果没有其他节点可以选择，也能创建；（没有配置此污点容忍度的新Pod尽量不要调度到此节点，如果找不到合适的节点，依然会调度到此节点）。
NoExecute：驱逐所有Pod应用；（没有配置此污点容忍度的新Pod对象不能调度到此节点，节点上现存的Pod会被驱逐）。

用法

污点定义在节点的nodeSpec中，容忍度定义在Pod的podSpec中。

污点和容忍度都是键值对的数据格式，但是要增加一个排斥等级（effect）标记。

语法格式为："key=value:effect"。

使用场景

1、独占节点

如果想拿出部分节点给特定的Pod使用，可以通过给节点添加污点，然后特定的Pod加入对应的容忍度。
在集群中有些机器设备可能比较特殊，比如CPU性能很好、内存很大等等，不希望普通Pod占用这部分特殊节点，可以通过污点和容忍度来解决。

2、驱逐Pod

上文中定义了Node对Pod的排斥等级有3种。Node如果定义的排斥等级是NoExecute，那么没有配置该污点容忍度的Pod会被驱逐。

K8S 也会使用污点自动标识有问题的节点，比如节点在内存不足的情况下，节点控制器会自动为该节点打上污点信息，并且使用 NoExecute作为排斥等级，此时没有设置此类污点容忍度的Pod 会被驱逐。

DaemonSet控制器会无视此类污点，以便能在节点上部署重要的Pod。

目前，内置的污点也比较多，比如以下几个：

容忍度操作符

在Pod上定义容忍度时，它支持两种操作符：Equal和Exists。

Equal：容忍度与污点必须在key、value和effect三者完全匹配。
Exists：容忍度与污点必须在key和effect二者完全匹配，容忍度中的value字段要使用空值。

给Node打污点

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 # 给节点添加污点：
 kubectl taint nodes node1 key=value:effect
 # 举例
 kubectl taint nodes node1 aihao=shuijiao:Noschedule（单个的）
 kubectl taint nodes node1 exi=dubo:NoExecute
 # 给节点删除污点，此处的effect可以没有
 kubectl taint nodes node1 key[:effect]-
 # 举例：
 kubectl taint nodes node1 exi-

给Pod增加容忍度

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 ## 容忍度和container平级，注意缩进，需要多几个副本一起测试建议用deployment
 # 使用Equal的场景：（根据键的值容忍）
 tolerations:
 - key: "key"
   operator: "Equal"
   value: "value"
   effect: "NoExecute"
 # 使用Exists的场景：（根据键是否存在来容忍）
 tolerations:
 - key: "key"
   operator: "Exists"
   effect: "NoExecute"

补充：

如果Node上污点的排斥等级是NoExecute时，该Node上正在运行的Pod如果没有该污点的容忍度，就会被立刻驱逐。不过系统增加了tolerationSeconds字段，用来延迟驱逐Pod。

tolerationSeconds字段的意思是：如果 Pod 的容忍度配置里存在排斥等级为 NoExecute ，并且指定了属性 tolerationSeconds 的值，那么Pod 还能继续在该节点上运行的时间（单位为秒）：

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tolerations:
- key: "key"
  operator: "Equal"
  value: "value"
  effect: "NoExecute"
  tolerationSeconds: 3600