Kubernetes进阶篇 —— 调度

Kubernetes调度

默认策略:https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/scheduling/kube-scheduler/
调度框架:https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/configuration/scheduling-framework/
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

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

  • 示例:
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: reg.harbor.com/library/nginx
  nodeName: server3

nodeName 选择节点的限制:

  • 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

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 server2 disktype=hdd  ##通过label来给节点打上标签

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: reg.harbor.com/library/nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
  nodeSelector:
    disktype: hdd

亲和和反亲和

  • 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
  • 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
  • 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

  • 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

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

节点亲和性pod示例:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: node-affinity
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: reg.harbor.com/library/nginx 
  affinity:
    nodeAffinity:                ##亲和
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: disktype
            operator: In         ###label的值在列表内
            values:
              - hdd

nodeaffinity支持多种规则匹配条件的配置

  • 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

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: reg.harbor.com/library/nginx
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mysql
  labels:
    app: mysql
spec:
  containers:
  - name: mysql
    image: mysql
    env:
    - name: "MYSQL_ROOT_PASSWORD"         
      value: "redhat"                     ##mysql密码
  affinity:
    podAffinity:           ##pod亲和
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In   ##在label列表内
            values:
              - nginx
        topologyKey: kubernetes.io/hostname

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:                    ##pod反亲和
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In
            values:
            - nginx
        topologyKey: "kubernetes.io/hostname"

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,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

Taint相关操作:

  • 创建
kubectl taint nodes node1 key=value:NoSchedule
  • 查询
kubectl describe nodes server1 |grep Taints
  • 删除
kubectl taint nodes node1 key:NoSchedule-

[ 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:

  • 部署nginx deployment
vim nginx-dep.yaml
###
apiVersion: apps/v1
  2 kind: Deployment
  3 metadata:
  4   name: web-server
  5 spec:
  6   selector:
  7     matchLabels:
  8       app: nginx
  9   replicas: 3
 10   template:
 11     metadata:
 12       labels:
 13         app: nginx
 14     spec:
 15       containers:
 16       - name: nginx
 17         image: reg.harbor.com/library/nginx
###

kubectl create -f nginx-dep.yaml 
kubectl get deployments.apps

Kubernetes进阶篇 —— 调度_第1张图片

kubectl get pods -o wide

在这里插入图片描述

  • 给 server3 节点打上 taint
kubectl taint node server3 key1=v1:NoExecute
kubectl get pods -o wide

Kubernetes进阶篇 —— 调度_第2张图片
可以看到 server3 的 pod 被驱离,deployment 控制器自动在 server2 重新创建 pod

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

Kubernetes进阶篇 —— 调度_第3张图片
删除容器重新创建,可以发现 server3 已经可以运行 pod 了
Kubernetes进阶篇 —— 调度_第4张图片

kubectl describe nodes server3 |grep Taints  ##查看污点,污点存在

在这里插入图片描述

kubectl taint nodes server3 key1:NoExecute-   ##去除污点

在这里插入图片描述
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

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

示例:

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

影响Pod调度的其他指令
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 server3
kubectl get node

在这里插入图片描述
Kubernetes进阶篇 —— 调度_第5张图片

kubectl uncordon server3  ##恢复

Kubernetes进阶篇 —— 调度_第6张图片
drain 驱逐节点

  • 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

在这里插入图片描述
部分特殊pod无法删除

  • 添加参数–ignore-daemonsets 无视DaemonSet管理下的Pod
kubectl drain server3 --ignore-daemonsets

Kubernetes进阶篇 —— 调度_第7张图片
Kubernetes进阶篇 —— 调度_第8张图片

kubectl uncordon server3    ##恢复

delete 删除节点
最暴力的方法,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

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