kubernetes(k8s) 学习 (十二) k8s的调度（调度的两种方式+亲和与反亲和+污点、容忍)

k8s调度的简介

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。

kube-scheduler是 kubernetes 系统的核心组件之一，主要负责整个集群资源的调度功能，根据特定的调度算法和策略，将 Pod 调度到最优的工作节点上面去，从而更加合理、更加充分的利用集群的资源，这也是选择使用 kubernetes 一个非常重要的理由。

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。

默认策略可以参考：https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/scheduling/kube-scheduler/

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

调度的方式

nodeName法

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。

示例：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
  nodeName: server3

1.

nodeSelector 法

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 server2 disktype=ssd

添加 nodeSelector 字段到 pod 配置中：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
  labels:
    env: test
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
  nodeSelector:
    disktype: ssd

1.2.给ser3节点添加标签
3.4.通过节点选择器，发现该pod跑在了ser3上

亲和与反亲和

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

节点亲和与反亲和

节点亲和

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。

节点亲和性pod示例：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: node-affinity
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
           nodeSelectorTerms:
           - matchExpressions:
             - key: disktype
               operator: In
               values:
                 - 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

测试硬性要求

1.pod只能运行在具有指定key-value的node上

2.ssd和sata是或的关系

测试倾向性要求

节点亲和性Pod示例：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: node-affinity
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
           nodeSelectorTerms:
           - matchExpressions:
             - key: kubernetes.io/hostname
               operator: NotIn
               values:
               - server1
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        preference:
          matchExpressions:
          - key: disktype
            operator: In
            values:

pod亲和性和反亲和性

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：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx

1.pod亲和性示例:

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

1.测试反亲和性

pod反亲和性示例:

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

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。

可以使用命令 kubectl taint 给节点增加一个 taint：

$ kubectl taint nodes node1 key=value:NoSchedule	//创建
$ kubectl describe nodes  server1 |grep Taints		//查询
$ kubectl taint nodes node1 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。

部署nginx deployment示例：

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

1.2.

给Server1节点打上taint：
$ kubectl taint node  server1 key1=v1:NoExecute
	node/server1 tainted

可以看到server1上的Pod被驱离：
$ kubectl get pod -o wide
NAME                          READY   STATUS              RESTARTS   AGE   IP             NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES
web-server-86c57db685-9r5pn   1/1     Running             0          80s   10.244.1.158   server2   <none>           <none>
web-server-86c57db685-d87lc   0/1     ContainerCreating   0          7s    <none>         server2   <none>           <none>
web-server-86c57db685-gsqvt   1/1     Running             0          80s   10.244.2.143   server3   <none>           <none>
web-server-86c57db685-sk4t4   0/1     Terminating         0          80s   10.244.0.79    server1   <none>           <none>

在PodSpec中为容器设定容忍标签：
      tolerations:
      - key: "key1"
        operator: "Equal"
        value: "v1"
        effect: "NoExecute"

为Pod设置容忍后会，server1又可以运行Pod了。

1.
2.

tolerations示例（容忍)

tolerations:

- key: "key"
  operator: "Equal"
  value: "value"
  effect: "NoSchedule"
---
tolerations:
- key: "key"
  operator: "Exists"
  effect: "NoSchedule"

tolerations中定义的key、value、effect，要与node上设置的taint保持一致：
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。

1.为ser4重新打上污点NoExecute
设置容忍
容忍的特殊值，容忍所有的污点

可以看到忽略了ser4上的所有污点，将pod调度到了ser4

影响Pod调度的其他指令

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 停止调度到某个节点

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 server3
$ kubectl  get node
NAME      STATUS                     ROLES    AGE   VERSION
server1   Ready                      <none>   29m   v1.17.2
server2   Ready                      <none>   12d   v1.17.2
server3   Ready,SchedulingDisabled   <none>   9d    v1.17.2

$ kubectl uncordon server3 		//恢复

1.2.3.

drain 驱逐节点

首先驱逐node上的pod，在其他节点重新创建，然后将节点调为SchedulingDisabled。

$ kubectl  drain server3 
node/server3 cordoned
evicting pod "web-1"
evicting pod "coredns-9d85f5447-mgg2k"
pod/coredns-9d85f5447-mgg2k evicted
pod/web-1 evicted
node/server3 evicted

1.2.解除所有节点的污点

delete 删除节点

最暴力的一个，首先驱逐node上的pod，在其他节点重新创建，然后，从master节点删除该node，master失去对其控制，如要恢复调度，需进入node节点，重启kubelet服务

$ kubectl delete node server3
$systemctl restart kubelet		//基于node的自注册功能,恢复使用

在ser4主机上
想要恢复时