1. 亲和/反亲和调度策略简述

一般情况下我们部署的 Pod 是通过集群的自动调度策略来选择节点的，默认情况下调度器考虑的是资源足够，并且负载尽量平均，但是有的时候我们需要能够更加细粒度的去控制 Pod 的调度，比如我们内部的一些服务 gitlab 之类的也是跑在Kubernetes集群上的，我们就不希望对外的一些服务和内部的服务跑在同一个节点上了，担心内部服务对外部的服务产生影响；但是有的时候我们的服务之间交流比较频繁，又希望能够将这两个服务的 Pod 调度到同一个的节点上。这就需要用到 Kubernetes 里面的一个概念：亲和性和反亲和性。

亲和性有分成节点亲和性(nodeAffinity)和 Pod 亲和性(podAffinity)。

2. 节点选择器nodeSelector简介

在了解亲和性之前，我们先来了解一个非常常用的调度方式：nodeSelector。我们知道label是kubernetes中一个非常重要的概念，用户可以非常灵活的利用 label 来管理集群中的资源，比如最常见的一个就是 service 通过匹配 label 去匹配 Pod 资源，而 Pod 的调度也可以根据节点的 label 来进行调度。

我们可以通过下面的命令查看我们的 node 的 label：

kubectl get nodes --show-labels

 

们先给节点2增加一个com=liuli的标签，命令如下：

kubectl label nodes node2.hde.h3c.com  com=liuli

kubectl scheduler NodeSelector 亲和度 反亲和度配置 那个优先级高 k8s反亲和_nginx

 

我们可以通过上面的--show-labels参数可以查看上述标签是否生效。当 node 被打上了相关标签后，在调度的时候就可以使用这些标签了，只需要在 Pod 的spec字段中添加nodeSelector字段，里面是我们需要被调度的节点的 label 即可。比如，下面的 Pod 我们要强制调度到 node02 这个节点上去，我们就可以使用 nodeSelector 来表示了：(node-selector-demo.yaml)

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  labels:
    app: nginx-pod
  name: test-nginx
spec:
  containers:
  - command:
    - sleep
    - "3600"
    image: nginx: latest
    imagePullPolicy: Always
    name: test-nginx
  nodeSelector:
    com: liuli

创建pod

kubectl create -f node-selector-demo.yaml

然后我们可以通过 describe 命令查看调度结果：

kubectl describe pod test-nginx

kubectl scheduler NodeSelector 亲和度 反亲和度配置 那个优先级高 k8s反亲和_kubernetes_02

可以看到 Events 下面的信息，我们的 Pod 通过默认的 default-scheduler 调度器被绑定到了node2节点。不过需要注意的是nodeSelector属于强制性的，如果我们的目标节点没有可用的资源，我们的 Pod 就会一直处于 Pending 状态，这就是nodeSelector的用法。

 

通过上面的例子我们可以感受到nodeSelector的方式比较直观，但是还够灵活，控制粒度偏大，接下来我们再和大家了解下更加灵活的方式：节点亲和性(nodeAffinity)。

node亲和性策略表示pod部署到符合某些条件的node上.

3. 亲和性和反亲和性调度策略

但是在实际的生产环境中，往往我们需要根据自己的一些实际需求来控制 pod 的调度，这就需要用到 nodeAffinity(节点亲和性)、podAffinity(pod 亲和性) 以及 podAntiAffinity(pod 反亲和性)。

亲和性调度可以分成软策略和硬策略两种方式:

软策略就是如果没有满足调度要求的节点的话，pod 就会忽略这条规则，继续完成调度过程，说白了就是满足条件最好了，没有的话也无所谓了的策略

硬策略就比较强硬了，如果没有满足条件的节点的话，就不断重试直到满足条件为止，简单说就是你必须满足我的要求，不然我就不干的策略。

对于亲和性和反亲和性都有这两种规则可以设置： preferredDuringSchedulingIgnored DuringExecution和requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution，前面的就是软策略，后面的就是硬策略。

4. 节点亲和性nodeAffinity案例

节点亲和性主要是用来控制 pod 要部署在哪些主机上，以及不能部署在哪些主机上的。它可以进行一些简单的逻辑组合了，不只是简单的相等匹配。

 

比如现在我们用一个 Deployment 来管理3个 pod 副本，现在我们来控制下这些 pod 的调度，如下例子：（node-affinity-demo.yaml）

apiVersion: apps/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: affinity
  labels:
    app: affinity
spec:
  replicas: 3
  revisionHistoryLimit: 15
  template:
    metadata:
      labels:
        app: affinity
        role: test
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx: latest
        ports:
        - containerPort: 80
          name: nginxweb
      affinity:
        nodeAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:  # 硬策略
            nodeSelectorTerms:
            - matchExpressions:
              - key: kubernetes.io/hostname
                operator: NotIn
                values:
                - node3.hde.h3c.com
          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:  # 软策略
          - weight: 1
            preference:
              matchExpressions:
              - key: com
                operator: In
                values:
                - liuli

 

上面这个 pod 首先是要求不能运行在 node03 这个节点上，如果有个节点满足com=liuli的话就优先调度到这个节点上。

创建Deployment

kubectl create -f node-affinity-demo.yaml

查看pod调度情况

kubectl get pods -l app=affinity -o wide

从结果可以看出 两个pod 被部署到了 node2，node3节点上没有部署 pod，

kubectl scheduler NodeSelector 亲和度 反亲和度配置 那个优先级高 k8s反亲和_nginx_03

 

这里的匹配逻辑是 label 的值在某个列表中，现在Kubernetes提供的操作符有下面的几种：

In：label 的值在某个列表中

NotIn：label 的值不在某个列表中

Gt：label 的值大于某个值

Lt：label 的值小于某个值

Exists：某个 label 存在

DoesNotExist：某个 label 不存在

如果nodeSelectorTerms下面有多个选项的话，满足任何一个条件就可以了；如果matchExpressions有多个选项的话，则必须同时满足这些条件才能正常调度 POD。

 

5. Pod亲和性podAffinity案例

 

pod 亲和性主要解决 pod 可以和哪些 pod 部署在同一个拓扑域中的问题（其中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 等等），而 pod 反亲和性主要是解决 pod 不能和哪些 pod 部署在同一个拓扑域中的问题，它们都是处理的 pod 与 pod 之间的关系，比如一个 pod 在一个节点上了，那么我这个也得在这个节点，或者你这个 pod 在节点上了，那么我就不想和你待在同一个节点上。

由于我们这里只有一个集群，并没有区域或者机房的概念，所以我们这里直接使用主机名来作为拓扑域，把 pod 创建在同一个主机上面。

还是针对上面的资源对象，我们来测试下 pod 的亲和性：（pod-affinity-demo.yaml）

apiVersion: apps/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: affinity
  labels:
    app: affinity
spec:
  replicas: 3
  revisionHistoryLimit: 15
  template:
    metadata:
      labels:
        app: affinity
        role: test
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80
          name: nginxweb
      affinity:
        podAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:  # 硬策略
          - labelSelector:
              matchExpressions:
              - key: app
                operator: In
                values:
                - nginx-pod
            topologyKey: kubernetes.io/hostname

上面这个例子中的 pod 需要调度到某个指定的主机上，至少有一个节点上运行了这样的 pod：这个 pod 有一个app=nginx-pod的 label。

 

我们查看有标签app= nginx-pod的 pod 列表：

kubectl get pods -o wide -l app=nginx-pod

kubectl scheduler NodeSelector 亲和度 反亲和度配置 那个优先级高 k8s反亲和_kubernetes_04

 

把上面的 test- nginx 和 affinity 这个 Deployment 都删除，然后创建 affinity 这个资源

kubectl delete -f node-selector-demo.yaml
kubectl create -f pod-affinity-demo.yaml
kubectl get pods -o wide -l app=affinity

执行结果如下

kubectl scheduler NodeSelector 亲和度 反亲和度配置 那个优先级高 k8s反亲和_nginx_05

 

所有pod处于Pending状态了，这是因为现在没有一个节点上面拥有nginx-pod这个 label 的 pod，而上面我们的调度使用的是硬策略，所以就没办法进行调度

重新部署test- nginx pod，然后部署affinity Deployment，即可发现affinity状态均为ready

 

kubectl create -f node-selector-demo.yaml
kubectl delete -f pod-affinity-demo.yaml
kubectl create -f pod-affinity-demo.yaml
kubectl get pods -o wide -l app=affinity

执行结果如下

kubectl scheduler NodeSelector 亲和度 反亲和度配置 那个优先级高 k8s反亲和_Pod_06

 

 

6. Pod反亲和性podAntiAffinity案例

pod 反亲和性则是反着来的，比如一个节点上运行了某个 pod，那么我们的 pod 则希望被调度到其他节点上去，同样我们把上面的 podAffinity 直接改成 podAntiAffinity，(pod-antiaffinity-demo.yaml)

apiVersion: apps/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: affinity
  labels:
    app: affinity
spec:
  replicas: 3
  revisionHistoryLimit: 15
  template:
    metadata:
      labels:
        app: affinity
        role: test
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx: latest
        ports:
        - containerPort: 80
          name: nginxweb
      affinity:
        podAntiAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:  # 硬策略
          - labelSelector:
              matchExpressions:
              - key: app
                operator: In
                values:
                - nginx-pod
            topologyKey: kubernetes.io/hostname

如果一个节点上面有一个app= nginx-pod这样的 pod 的话，那么我们的 pod 就别调度到这个节点上面来.