K8s知识（3） Pod亲和性，调度

一、 Pod 调度策略深度解析

Kubernetes 的默认调度器（default-scheduler）通过三个核心步骤将 Pod 分配到节点上：

预选（Predicates）：排除不满足基本条件的节点（如内存不足、端口冲突）。
优选（Priorities）：在剩余节点中，根据权重进行打分（如选择资源利用率低的节点）。
绑定：将 Pod 绑定到得分最高的节点。

除了默认的调度逻辑，我们可以通过以下策略控制 Pod 的去向：

1. 节点标签与调度

指定节点名称调度（硬指定）
- 特点：绕过调度器，强制 Pod 运行在特定节点。
- 场景：测试环境或特殊硬件需求的节点。
- 配置：在 spec.nodeName中指定节点名。
指定节点标签调度（软指定）
- 特点：通过节点标签（Labels）进行匹配，需经过调度器。
- 逻辑步骤：
  1. 给节点打标签：kubectl label nodes <node-name> <key>=<value>
  2. 编辑 Pod YAML，使用 nodeSelector指定标签。

2. 亲和性策略（Affinity）

亲和性用于表达"偏好"或"强制要求"，分为节点亲和性（Node Affinity） 和Pod 亲和性（Pod Affinity）。

节点亲和性 (nodeAffinity)
- 作用：让 Pod 倾向于运行在带有特定标签的节点上。
- 策略类型：
  - requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬策略，必须满足，否则 Pod 处于 Pending 状态。
  - preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软策略，尽量满足，不满足也能运行。
- 匹配逻辑（操作符）：
  - In, NotIn：包含/不包含（最常用）。
  - Exists, DoesNotExist：存在/不存在（只需判断键，无需值）。
  - Gt, Lt：大于/小于（针对整数值）。
Pod 亲和性 (podAffinity)
- 作用：让 Pod 倾向于与其他 Pod 运行在同一拓扑域（如同一节点、同一可用区）。
- 场景：微服务间的低延迟通信（如前端与后端同节点）。
- 反亲和性 (podAntiAffinity) ：让 Pod 尽量不与其他 Pod 运行在同一拓扑域。
- 核心配置：
  - labelSelector：选择哪些 Pod 的标签作为参照。
  - topologyKey：定义"拓扑域"的键（通常使用 kubernetes.io/hostname表示节点级别，或使用云平台标签表示可用区级别）。

3. 实战示例

示例 1：节点亲和性（软策略）

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yaml

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affinity:
  nodeAffinity:
    preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
    - weight: 1
      preference:
        matchExpressions:
        - key: env
          operator: In
          values: [ "production" ]

解释：尽量将 Pod 调度到 env=production的节点，如果没有，也可以运行在其他节点。

示例 2：Pod 反亲和性（硬策略）

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yaml

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affinity:
  podAntiAffinity:
    requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
    - labelSelector:
        matchExpressions:
        - key: app
          operator: In
          values: [ "myapp" ]
      topologyKey: kubernetes.io/hostname

解释：强制要求同一个节点上不能运行两个 app=myapp的 Pod（实现高可用，避免单点故障）。

二、污点与容忍度（Taints & Tolerations）

污点是节点的属性，用于排斥 Pod；容忍度是 Pod 的属性，用于允许被调度到有污点的节点。

1. 污点的作用

NoSchedule：不将 Pod 调度到带有该污点的节点（除非 Pod 有容忍度）。
PreferNoSchedule：尽量避免调度，但不是强制。
NoExecute：不调度新 Pod，并驱逐节点上已有的 Pod（除非 Pod 有容忍度）。

2. 设置污点

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bash

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kubectl taint node <node-name> <key>=<value>:<effect>

示例：

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bash

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kubectl taint node k8s-node01 key1=value1:NoSchedule

3. 容忍度（Tolerations）

在 Pod 的 YAML 中添加 tolerations字段，允许 Pod 被调度到有特定污点的节点。

配置示例：

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yaml

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tolerations:
- key: "key1"
  operator: "Equal"
  value: "value1"
  effect: "NoSchedule"

解释：该 Pod 可以容忍 key1=value1:NoSchedule的污点，因此可以被调度到 k8s-node01。

4. 典型应用场景

专用节点 ：给 GPU 节点打上 dedicated=gpu:NoSchedule污点，只有带有容忍度的 Pod（如 AI 训练任务）才能运行。
维护模式 ：给节点打上 maintenance=true:NoExecute污点，驱逐所有非必要 Pod，进行维护。
弹性伸缩：在云平台上，通过污点标记节点即将被销毁，让 Pod 自动迁移。

三、综合实战场景

场景：我们有一个 Redis 集群，希望：

Redis Pod 尽量运行在可用区 A（杭州）。
Redis Pod 之间不能运行在同一节点（避免单点故障）。
只有带有 redis-role=master标签的节点才能运行 Redis Pod。

YAML 配置：

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yaml

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apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: redis-pod
  labels:
    app: redis
spec:
  containers:
  - name: redis
    image: redis:latest
  affinity:
    # 1. 节点亲和性：尽量运行在可用区A（假设可用区A的标签是 zone=hangzhou）
    nodeAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 100
        preference:
          matchExpressions:
          - key: zone
            operator: In
            values: [ "hangzhou" ]
    # 2. Pod反亲和性：不能运行在同一节点
    podAntiAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In
            values: [ "redis" ]
        topologyKey: kubernetes.io/hostname
  # 3. 节点亲和性（硬策略）：必须运行在带有 redis-role=master 标签的节点
  nodeAffinity:
    requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
    - matchExpressions:
      - key: redis-role
        operator: In
        values: [ "master" ]

四、总结

概念	作用	方向	示例
节点亲和性	Pod 倾向于运行在特定标签的节点	Pod → Node	`env=production`
Pod 亲和性	Pod 倾向于与其他 Pod 同拓扑域	Pod → Pod	同节点、同可用区
Pod 反亲和性	Pod 倾向于不与其他 Pod 同拓扑域	Pod → Pod	不同节点、不同可用区
污点 (Taint)	节点排斥 Pod	Node → Pod	`dedicated=gpu:NoSchedule`
容忍度 (Toleration)	Pod 允许被调度到有污点的节点	Pod → Node	容忍 `dedicated=gpu:NoSchedule`

通过合理组合亲和性和污点，可以实现复杂的调度策略，满足生产环境的高可用、资源隔离、成本优化等需求。

K8s知识（3） Pod亲和性，调度

一、 Pod 调度策略深度解析

1. 节点标签与调度

2. 亲和性策略（Affinity）

3. 实战示例

二、 污点与容忍度（Taints & Tolerations）

1. 污点的作用

2. 设置污点

3. 容忍度（Tolerations）

4. 典型应用场景

三、 综合实战场景

四、 总结

二、污点与容忍度（Taints & Tolerations）

三、综合实战场景

四、总结