Kubernetes亲和性学习笔记
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本篇概览
- 本文是欣宸在学习Kubernetes调度器的过程中，对亲和性相关知识点的整理和总结，这是一篇笔记性质的博客
kubernetes默认调度器的调度过程：
- 调度过程如下：
- 预选（Predicates）
- 优选（Priorities）
- 选定（Select）
亲和性一览
- 这里将亲和性先分类，便于理解
graph LR
A(亲和性)-->B1(节点亲和性);
A-->B2(Pod亲和性);
B1-->C1(硬亲和性-required);
B1-->C2(软亲和性-preferred);
B2-->C3(硬亲和性-required);
B2-->C4(软亲和性-preferred);
B2-->C5(反亲和性);
节点亲和性和pod亲和性的区别
- 举个例子，假设给小明分配班级（小明是pod，班级是节点）
-
节点亲和性：直接告诉小明，你去一年级
-
pod亲和性：从小朋友中找出和小明同年的，找到了小张，发现小张是一年级的，于是让小明去一年级
节点亲和性：硬亲和性
-
requiredDuringSchedulinglgnoredDuringExecution：用于定义节点硬亲和性
-
nodeSelectorTerm：节点选择器，可以有多个，之间的关系是逻辑或，即一个nodeSelectorTerm满足即可
-
matchExpressions：匹配规则定义，多个之间的关系是逻辑与，即同一个nodeSelectorTerm下所有matchExpressions定义的规则都匹配，才算匹配成功
-
示例：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: with-required-nodeaffinity
spec:
affinity:
nodeAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
nodeSelectorTerms:
- matchExpressions:
- {key: zone, operator: In, values: ["foo"]}
containers:
- name: nginx
image: nginx
- 功能与nodeSelector类似，用的是匹配表达式，可以被理解为新一代节点选择器
- 不满足硬亲和性条件时，pod为Pending状态
- 在预选阶段，节点硬亲和性被用于预选策略MatchNodeSelector
节点亲和性：软亲和性
-
特点：条件不满足时也能被调度
-
示例：
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: myapp-deploy-with-node-affinity
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: nginx
template:
metadata:
name: nginx
labels:
app: nginx
spec:
affinity:
nodeAffinity:
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- weight: 60
preference:
matchExpressions:
- {key: zone, operator: In, values: ["foo"]}
- weight: 30
preference:
matchExpressions:
- {key: ssd, operator: Exists, values: []}
containers:
- name: nginx
image: nginx
- 集群中的节点，由于标签不同，导致的优先级结果如下：
-
在优选阶段，节点软亲和性被用于优选函数NodeAffinityPriority
-
注意：NodeAffinityPriority并非决定性因素，因为优选阶段还会调用其他优选函数，例如SelectorSpreadPriority（将pod分散到不同节点以分散节点故障导致的风险）
-
pod副本数增加时，分布的比率会参考节点亲和性的权重
Pod亲和性（podAffinity）
-
如果需求是：新增的pod要和已经存在pod(假设是A)在同一node上，此时用节点亲和性是无法完成的，因为A可能和节点没啥关系(可能是随机调度的)，此时只能用pod亲和性来实现
-
pod亲和性：一个pod与已经存在的某个pod的亲和关系，需要通过举例来说明
- 创建一个deployment，这个pod有标签app=tomcat：
kubectl run tomcat -l app=tomcat --image tomcat:alpine
- 创建pod，需求是和前面的pod在一起，使用pod亲和性来实现：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: with-pod-affinity-1
spec:
affinity:
podAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- labelSelector:
matchExpressions:
- {key: app, operator: In, values: ["tomcat"]}
topologyKey: kubernetes.io/hostname
containers:
- name: nginx
image: nginx
- 调度逻辑：
graph TD
A[1. 用matchExpressions的规则app=tomcat搜索] -->B(2. 找到tomcat的pod,也就确定了该pod的节点,假设是A节点)
B --> C(3. topologyKey是kubernetes.io/hostname,所以去找A节点kubernetes.io/hostname标签的值,假设是xxx)
C --> D(4. 将新的pod调度到kubernetes.io/hostname=xxx的节点)
- 表面上看，最终只是根据hostname去调度的，但如果topologyKey的值是多个节点所拥有的，就更有通用性了，如下图，topologyKey等于filure-domain.beta.kubernetes.io/zone：
- 硬亲和：requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution
- 软亲和：preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution
Pod反亲和（podAntiAffinity）
- 与亲和性相反，将当前pod调度到满足匹配条件之外的节点上
- 适用场景：
- 分散同一类应用
- 将不同安全级别的pod调度至不同节点
- 示例如下，匹配表达式和自身标签一致，作用是分散同一类应用，让相同pod不要调度到同一个节点：
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: myapp-with-pod-anti-affinity
spec:
replicas: 4
selector:
matchLabels:
app: myapp
template:
metadata:
name: myapp
labels:
app: myapp
spec:
affinity:
podAntiAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- labelSelector:
matchExpressions:
- {key: app, operator: In, values: ["myapp"]}
topologyKey: kubernetes.io/hostname
containers:
- name: nginx
image: nginx
- 如果集群中只有三个节点，那么执行上述yaml的结果就是最多创建三个pod，另一个始终处于pending状态
参考
- 本篇笔记参考了以下文章，两张图片也来自该文章，致敬作者山山仙人博客
- https://www.ssgeek.com/post/kubernetes-pod-diao-du-zhi-qin-he-xing-diao-du/