马婧瑜

kubernetes(k8s)：kubernetes调度机制、亲和、反亲和、污点、容忍

文章目录

1. Kuberbetes调度

（1）nodename
（2）nodeSelector
（3）亲和与反亲和

节点亲和
pod亲和与反亲和

（4）污点

1 打污点NoSchedule
2 在PodSpec中为容器设定容忍标签
3 删除污点
4 打污点:NoExecute
tolerations容忍的设置
5 容忍所有的污点
6 影响Pod调度的指令还有：cordon、drain、delete

cordon 停止调度
drain驱逐节点：
delete删除节点

1. Kuberbetes调度

调度器通过 kubernetes 的 watch 机制来发现集群中新创建且尚未被调度到 Node 上的 Pod。调度器会将发现的每一个未调度的 Pod 调度到一个合适的 Node 上来运行。

kube-scheduler 是 Kubernetes 集群的默认调度器，并且是集群控制面的一部分。如果你真的希望或者有这方面的需求，kube-scheduler 在设计上是允许你自己写一个调度组件并替换原有的 kube-scheduler。

在做调度决定时需要考虑的因素包括：单独和整体的资源请求、硬件/软件/策略限制、亲和以及反亲和要求、数据局域性、负载间的干扰等等。

Kuberbetes调度可以参考官网地址：
https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/scheduling/kube-scheduler/

调度框架：https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/configuration/scheduling-framework/

（1）nodename

nodeName 是节点选择约束的最简单方法，但一般不推荐。如果 nodeName 在 PodSpec 中指定了，则它优先于其他的节点选择方法。

使用 nodeName 来选择节点的一些限制：

如果指定的节点不存在。
如果指定的节点没有资源来容纳 pod，则pod 调度失败。
云环境中的节点名称并非总是可预测或稳定的。

[kubeadm@server1 scheduler]$ cat pod.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
  nodeName: server3         //绑定server3

只能调度在server3上：

（2）nodeSelector

nodeselector是节点选择约束的最简单推荐形式
给选择的节点添加标签：

 kubectl label nodes <node name> disktype=ssd

[kubeadm@server1 scheduler]$ cat pod2.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
  labels:
    env: test
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
  nodeSelector:
    disktype: ssd

给server3加标签
pod运行在server3上（因为标签）

（3）亲和与反亲和

nodeSelector 提供了一种非常简单的方法来将 pod约束到具有特定标签的节点上。亲和/反亲和功能极大地扩展了你可以表达约束的类型。
你可以发现规则是“软”/“偏好”，而不是硬性要求，因此，如果调度器无法满足该要求，仍然调度该 pod.
你可以使用节点上的 pod 的标签来约束，而不是使用节点本身的标签，来允许哪些 pod 可以或者不可以被放置在一起。

节点亲和

简单的来说就是用一些标签规则来约束pod的调度

requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution   //必须满足
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution  //倾向满足

ignoreDuringExecution 表示如果在pod运行期间node的标签发生变化，导致亲和性策略不能满足，则继续运行当前的pod

可以参考链接：

https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/configuration/assign-pod-node

1 requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 必须满足

[kubeadm@server1 scheduler]$ cat pod2.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: node-affinity
spec:
  containers:
 - name: nginx
    image: nginx
  affinity:         //亲和性
    nodeAffinity:      //节点亲和
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:       //硬性
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: disktype           // 有这个标签名（存储类型）
            operator: In
            values:
              - ssd             // 标签内容为ssd

nodeaffinity还支持多种规则匹配条件的配置如

In：label 的值在列表内
NotIn：label 的值不在列表内
Gt：label 的值大于设置的值，不支持Pod亲和性
Lt：label 的值小于设置的值，不支持pod亲和性
Exists：设置的label 存在
DoesNotExist：设置的 label 不存在

由于标签关系，调度到server3上：
给server2加上标签
更改清单

[kubeadm@server1 scheduler]$ cat pod2.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: node-affinity
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
  affinity:
    nodeAffinity:                //节点亲和
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:          //节点选择
        - matchExpressions:
          - key: disktype
            operator: In
            values:
              - sata

此时pod调度到server2的上面
增加一个选项sata，满足ssd和sata其中之一即可

[kubeadm@server1 node]$ cat pod.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: node-affinity
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
  affinity:
    nodeAffinity:                  //节点亲和
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
           nodeSelectorTerms:          //节点选择
           - matchExpressions:
             - key: disktype
               operator: In
               values:
                 - ssd
                 - sata
[kubeadm@server1 node]$ kubectl apply -f pod.yaml 
pod/node-affinity created

[kubeadm@server1 node]$ kubectl get pod -o wide
NAME                                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP             NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES
node-affinity                             1/1     Running   0          8s      10.244.1.122   server3   <none>           <none>

2 preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 倾向满足

[kubeadm@server1 diaodu]$ cat pod.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: node-affinity
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
  affinity:
    nodeAffinity:                       //节点亲和
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:                       //节点选择
        - matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/hostname
            operator: NotIn
            values:
              - server3
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:    //倾向满足
      - weight: 1
        preference:
          matchExpressions:
          - key: disktype
            operator: In
            values:
            - ssd

server3上有disktype=ssd

之前pod在server2上，此时不会调度到server3，因为是倾向满足

pod亲和与反亲和

podAffinity主要解决POD可以和哪些POD部署在同一个拓扑域中的问题（拓扑域用主机标签实现，可以是单个主机，也可以是多个主机组成的cluster、zone等。）
podAntiAffinity主要解决POD不能和哪些POD部署在同一个拓扑域中的问题。它们处理的是Kubernetes集群内部POD和POD之间的关系。
Pod 间亲和与反亲和在与更高级别的集合（例如ReplicaSets，StatefulSets，Deployments等）一起使用时，它们可能更加有用。可以轻松配置一组应位于相同定义拓扑（例如，节点）中的工作负载。

pod亲和性示例

给pod/nginx加标签：

[kubeadm@server1 diaodu]$ cat nginx.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
  labels:         //标签
    app: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: k8s/nginx

拉mysql pod，亲和nginx的标签：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mysql
  labels:
    app: mysql
spec:
  affinity:
    podAffinity:           // pod亲和
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:           //标签选择
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In
            values:
            - nginx
        topologyKey: kubernetes.io/hostname
  containers:
  - name: mysql
    image: mysql:5.7
    env:
      - name: "MYSQL_ROOT_PASSWORD"
        value: "westos"

因为亲和了app=nginx的标签，所以与nginx pod部署在同一台主机上。

pod反亲和

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mysql
  labels:
    app: mysql
spec:
  affinity:
    podAntiAffinity:                  // 区别
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:   //必须满足：
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In
            values:
            - nginx
        topologyKey: kubernetes.io/hostname
  containers:
  - name: mysql
    image: mysql:5.7
    env:
      - name: "MYSQL_ROOT_PASSWORD"
        value: "westos"

（4）污点

NodeAffinity节点亲和性，是Pod上定义的一种属性，使Pod能够按我们的要求调度到某个Node上，而Taints则恰恰相反，它可以让Node拒绝运行Pod，甚至驱逐Pod。

Taints(污点)是Node的一个属性，设置了Taints后，所以Kubernetes是不会将Pod调度到这个Node上的，于是Kubernetes就给Pod设置了个属性Tolerations(容忍)，只要Pod能够容忍Node上的污点，那么Kubernetes就会忽略Node上的污点，就能够(不是必须)把Pod调度过去。

污点作为节点上的标签拒绝运行调度pod,甚至驱逐pod
有污点就有容忍，容忍可以容忍节点上的污点，可以调度pod

可以使用命令 kubectl taint 给节点增加一个 taint：

kubectl taint nodes nodename key=value:NoSchedul  //创建
kubectl describe nodes nodename | grep Taint      //查询
kubectl taint nodes nodename key:NoSchedule-      //删除

其中[effect] 可取值： [ NoSchedule | PreferNoSchedule | NoExecute ]

NoSchedule：POD 不会被调度到标记为 taints 节点。
PreferNoSchedule：NoSchedule 的软策略版本。
NoExecute：该选项意味着一旦 Taint 生效，如该节点内正在运行的 POD 没有对应 Tolerate 设置，会直接被逐出。

示例：

server1不参加调度的原因是因为有污点：
创建一个控制器：

[kubeadm@server2 scheduler]$ cat deployment.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web-server
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx

可以看到server1没有参加调度：
为什么master节点不参与调度？因为master节点上有污点
让server1参加调度的方法：

删除server1污点，重新调度

一般情况下因为server1启动pod太多，不会参与调度（如果pod基数太大就会参与调度）

1 打污点NoSchedule

[kubeadm@server1 node]$ kubectl delete pod nginx
pod "nginx" deleted
[kubeadm@server1 node]$ kubectl delete pod mysql
pod "mysql" deleted

//给Server3节点打上taint：server3不参与调度
[kubeadm@server1 node]$ kubectl taint node server3 key1=v1:NoSchedule
node/server3 tainted

[kubeadm@server1 node]$ kubectl describe nodes server3 |grep Taint
Taints:             key1=v1:NoSchedule

[kubeadm@server1 node]$ cat pod.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web-server
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx

[kubeadm@server1 node]$ kubectl apply -f pod.yaml 
deployment.apps/web-server created

//因为server3不参加调度所以全在server4上运行
[kubeadm@server1 node]$ kubectl get pod -o wide
NAME                                      READY   STATUS              RESTARTS   AGE    IP             NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES
nfs-client-provisioner-55d87b5996-8clxq   1/1     Running             1          3d2h   10.244.2.112   server4   <none>           <none>
web-server-f89759699-646r2                1/1     Running             0          9s     10.244.2.117   server4   <none>           <none>
web-server-f89759699-lbw8d                1/1     Running             0          9s     10.244.2.116   server4   <none>           <none>
web-server-f89759699-pzn5l                0/1     ContainerCreating   0          10s    <none>         server4   <none>           <none>

2 在PodSpec中为容器设定容忍标签

[kubeadm@server1 node$ cat deployment.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web-server
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
      tolerations:      //容忍标签
      - key: "key1"
        operator: "Equal"
        value: "v1"
        effect: "NoSchedule"

[kubeadm@server1 node]$ kubectl apply -f pod.yaml 
deployment.apps/web-server created

// 因为容忍了server3上的污点key1=v1:NoSchedule，所以server3又可以参加调度
[kubeadm@server1 node]$ kubectl get pod -o wide
NAME                                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE    IP             NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES
nfs-client-provisioner-55d87b5996-8clxq   1/1     Running   1          3d2h   10.244.2.112   server4   <none>           <none>
web-server-b98886d79-5hts6                1/1     Running   0          95s    10.244.2.118   server4   <none>           <none>
web-server-b98886d79-ksv74                1/1     Running   0          95s    10.244.1.126   server3   <none>           <none>
web-server-b98886d79-vcn7k                1/1     Running   0          95s    10.244.1.125   server3   <none>           <none>

3 删除污点

[kubeadm@server1 node]$ kubectl taint nodes server3 key:NoSchedule-
// 删除server3节点的污点
[kubeadm@server1 node]$ kubectl describe nodes server3 |grep Taint
Taints:             <none>

//删除所有节点的污点
[kubeadm@server1 node]$ kubectl taint nodes --all node-role.kubernetes.io/master-

4 打污点:NoExecute

给server3添加驱逐标签，server3上运行的pod都调度到server2

//给Server3节点打上taint：
$ kubectl taint node  server3 key1=v1:NoExecute
	node/server1 tainted

在清单中改变容忍标签

effect: "NoExecute"

server3又可以参与调度

tolerations容忍的设置

tolerations中定义的key、value、effect，要与node上设置的taint保持一直：

如果 operator 是 Exists ，value可以省略。
如果 operator 是 Equal ，则key与value之间的关系必须相等。
如果不指定operator属性，则默认值为Equal。

还有两个特殊值：

当不指定key，再配合Exists 就能匹配所有的key与value ，可以容忍所有污点。
当不指定effect ，则匹配所有的effect。

tolerations示例：

tolerations:
- key: "key"
  operator: "Equal"      //equal必须key=value
  value: "value"
  effect: "NoSchedule"
---
tolerations:
- key: "key"
  operator: "Exists"      //exists，value可以省略
  effect: "NoSchedule"

5 容忍所有的污点

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web-server
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  replicas: 6
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
      tolerations:
      - operator: "Exists"

[kubeadm@server1 node]$ kubectl apply -f deployment.yaml 
deployment.apps/web-server created

// server3和server4都可以被调度，因为容忍了所有的污点
[kubeadm@server1 node]$ kubectl get pod -o wide
NAME                                      READY   STATUS              RESTARTS   AGE    IP             NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES
nfs-client-provisioner-55d87b5996-8clxq   1/1     Running             1          3d3h   10.244.2.112   server4   <none>           <none>
web-server-54dd87666-284q9                0/1     ContainerCreating   0          7s     <none>         server3   <none>           <none>
web-server-54dd87666-nqd5p                0/1     ContainerCreating   0          7s     <none>         server4   <none>           <none>
web-server-54dd87666-xkshd                0/1     ContainerCreating   0          7s     <none>         server3   <none>           <none>

6 影响Pod调度的指令还有：cordon、drain、delete

影响Pod调度的指令还有：cordon、drain、delete，后期创建的pod都不会被调度到该节点上，但操作的暴力程度不一样。

cordon 停止调度

影响最小，只会将node调为SchedulingDisabled，新创建pod，不会被调度到该节点，节点原有pod不受影响，仍正常对外提供服务。

kubectl cordon server2

原来存在的pod依然会存在，新建pod不会再调度

恢复调度：

drain驱逐节点：

首先驱离节点上的pod，再在其它节点重建，最后将节点调为SchedulingDisabled

删除server2和server3的污点
drain 驱逐节点：

kubectl  drain server3 --ignore-daemonsets（忽略daemonset的内容）