在默认情况下，一个Pod在哪个Node节点上运行，是由Scheduler组件采用相应的算法计算出来的，这个过程是不受人工控制的。但是在实际使用中，这并不满足的需求，因为很多情况下，我们想控制某些Pod到达某些节点上，那么应该怎么做呢？这就要求了解kubernetes对Pod的调度规则，kubernetes提供了四大类调度方式：
- 自动调度：运行在哪个节点上完全由Scheduler经过一系列的算法计算得出
- 定向调度：NodeName、NodeSelector
- 亲和性调度：NodeAffinity、PodAffinity、PodAntiAffinity
- 污点（容忍）调度：Taints、Toleration
定向调度，指的是利用在pod上声明nodeName或者nodeSelector，以此将Pod调度到期望的node节点上。注意，这里的调度是强制的，这就意味着即使要调度的目标Node不存在，也会向上面进行调度，只不过pod运行失败而已。
1 NodeNameNodeName用于强制约束将Pod调度到指定的Name的Node节点上。这种方式，其实是直接跳过Scheduler的调度逻辑，直接将Pod调度到指定名称的节点。
# 创建一个pod-nodename.yaml文件
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-nodename
namespace: dev
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.17.1
nodeName: node1 # 指定调度到node1节点上
# 创建Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-nodename.yaml
pod/pod-nodename created
# 查看Pod调度到NODE属性，确实是调度到了node1节点上
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-nodename -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE ......
pod-nodename 1/1 Running 0 56s 10.244.1.87 node1 ......
# 接下来，删除pod，修改nodeName的值为node3（并没有node3节点）
[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete -f pod-nodename.yaml
pod "pod-nodename" deleted
[root@k8s-master01 ~]# vim pod-nodename.yaml
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-nodename.yaml
pod/pod-nodename created
# 再次查看，发现已经向Node3节点调度，但是由于不存在node3节点，所以pod无法正常运行
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-nodename -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE ......
pod-nodename 0/1 Pending 0 6s node3 ......
2 NodeSelector
NodeSelector用于将pod调度到添加了指定标签的node节点上。它是通过kubernetes的label-selector机制实现的，也就是说，在pod创建之前，会由scheduler使用MatchNodeSelector调度策略进行label匹配，找出目标node，然后将pod调度到目标节点，该匹配规则是强制约束。
# 首先分别为node节点添加标签
[root@k8s-master01 ~]# kubectl label nodes node1 nodeenv=pro
node/node2 labeled
[root@k8s-master01 ~]# kubectl label nodes node2 nodeenv=test
node/node2 labeled
# 创建一个pod-nodeselector.yaml文件，并使用它创建Pod
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-nodeselector
namespace: dev
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.17.1
nodeSelector:
nodeenv: pro # 指定调度到具有nodeenv=pro标签的节点上
# 创建Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-nodeselector.yaml
pod/pod-nodeselector created
# 查看Pod调度到NODE属性，确实是调度到了node1节点上
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-nodeselector -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE ......
pod-nodeselector 1/1 Running 0 47s 10.244.1.87 node1 ......
# 接下来，删除pod，修改nodeSelector的值为nodeenv: xxxx（不存在打有此标签的节点）
[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete -f pod-nodeselector.yaml
pod "pod-nodeselector" deleted
[root@k8s-master01 ~]# vim pod-nodeselector.yaml
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-nodeselector.yaml
pod/pod-nodeselector created
# 再次查看，发现pod无法正常运行,Node的值为none
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE
pod-nodeselector 0/1 Pending 0 2m20s
# 查看详情,发现node selector匹配失败的提示
[root@k8s-master01 ~]# kubectl describe pods pod-nodeselector -n dev
.......
Events:
Type Reason Age From Message
---- ------ ---- ---- -------
Warning FailedScheduling default-scheduler 0/3 nodes are available: 3 node(s) didn't match node selector.
二 亲和性调度
定向调度的方式，使用起来非常方便，但是也有一定的问题，那就是如果没有满足条件的Node，那么Pod将不会被运行，即使在集群中还有可用Node列表也不行，这就限制了它的使用场景。
基于上面的问题，kubernetes还提供了一种亲和性调度（Affinity）。它在NodeSelector的基础之上的进行了扩展，可以通过配置的形式，实现优先选择满足条件的Node进行调度，如果没有，也可以调度到不满足条件的节点上，使调度更加灵活。
Affinity主要分为三类：
- nodeAffinity(node亲和性）: 以node为目标，解决pod可以调度到哪些node的问题
- podAffinity(pod亲和性) : 以pod为目标，解决pod可以和哪些已存在的pod部署在同一个拓扑域中的问题
- podAntiAffinity(pod反亲和性) : 以pod为目标，解决pod不能和哪些已存在pod部署在同一个拓扑域中的问题
关于亲和性(反亲和性)使用场景的说明：
- 亲和性：如果两个应用频繁交互，那就有必要利用亲和性让两个应用的尽可能的靠近，这样可以减少因网络通信而带来的性能损耗。
- 反亲和性：当应用的采用多副本部署时，有必要采用反亲和性让各个应用实例打散分布在各个node上，这样可以提高服务的高可用性。
首先来看一下NodeAffinity的可配置项：
pod.spec.affinity.nodeAffinity
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution Node节点必须满足指定的所有规则才可以，相当于硬限制
nodeSelectorTerms 节点选择列表
matchFields 按节点字段列出的节点选择器要求列表
matchexpressions 按节点标签列出的节点选择器要求列表(推荐)
key 键
values 值
operator 关系符 支持Exists, DoesNotExist, In, NotIn, Gt, Lt
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 优先调度到满足指定的规则的Node，相当于软限制 (倾向)
preference 一个节点选择器项，与相应的权重相关联
matchFields 按节点字段列出的节点选择器要求列表
matchexpressions 按节点标签列出的节点选择器要求列表(推荐)
key 键
values 值
operator 关系符 支持In, NotIn, Exists, DoesNotExist, Gt, Lt
weight 倾向权重，在范围1-100。
关系符的使用说明:
- matchexpressions:
- key: nodeenv # 匹配存在标签的key为nodeenv的节点
operator: Exists
- key: nodeenv # 匹配标签的key为nodeenv,且value是"xxx"或"yyy"的节点
operator: In
values: ["xxx","yyy"]
- key: nodeenv # 匹配标签的key为nodeenv,且value大于"xxx"的节点
operator: Gt
values: "xxx"
接下来首先演示一下requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution
# 创建pod-nodeaffinity-required.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-nodeaffinity-required
namespace: dev
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.17.1
affinity: #亲和性设置
nodeAffinity: #设置node亲和性
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 硬限制
nodeSelectorTerms:
- matchexpressions: # 匹配env的值在["xxx","yyy"]中的标签
- key: nodeenv
operator: In
values: ["xxx","yyy"]
# 创建pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-nodeaffinity-required.yaml
pod/pod-nodeaffinity-required created
# 查看pod状态 （运行失败）
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-nodeaffinity-required -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE ......
pod-nodeaffinity-required 0/1 Pending 0 16s ......
# 查看Pod的详情
# 发现调度失败，提示node选择失败
[root@k8s-master01 ~]# kubectl describe pod pod-nodeaffinity-required -n dev
......
Warning FailedScheduling default-scheduler 0/3 nodes are available: 3 node(s) didn't match node selector.
Warning FailedScheduling default-scheduler 0/3 nodes are available: 3 node(s) didn't match node selector.
#接下来，停止pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete -f pod-nodeaffinity-required.yaml
pod "pod-nodeaffinity-required" deleted
# 修改文件，将values: ["xxx","yyy"]------> ["pro","yyy"]
[root@k8s-master01 ~]# vim pod-nodeaffinity-required.yaml
# 再次启动
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-nodeaffinity-required.yaml
pod/pod-nodeaffinity-required created
# 此时查看，发现调度成功，已经将pod调度到了node1上
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-nodeaffinity-required -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE ......
pod-nodeaffinity-required 1/1 Running 0 11s 10.244.1.89 node1 ......
接下来再演示一下requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution
# 创建pod-nodeaffinity-preferred.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-nodeaffinity-preferred
namespace: dev
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.17.1
affinity: #亲和性设置
nodeAffinity: #设置node亲和性
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 软限制
- weight: 1
preference:
matchexpressions: # 匹配env的值在["xxx","yyy"]中的标签(当前环境没有)
- key: nodeenv
operator: In
values: ["xxx","yyy"]
# 创建pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-nodeaffinity-preferred.yaml
pod/pod-nodeaffinity-preferred created
# 查看pod状态 （运行成功）
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod pod-nodeaffinity-preferred -n dev
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod-nodeaffinity-preferred 1/1 Running 0 40s
2 PodAffinityNodeAffinity规则设置的注意事项：
- 如果同时定义了nodeSelector和nodeAffinity，那么必须两个条件都得到满足，Pod才能运行在指定的Node上
- 如果nodeAffinity指定了多个nodeSelectorTerms，那么只需要其中一个能够匹配成功即可
- 如果一个nodeSelectorTerms中有多个matchexpressions ，则一个节点必须满足所有的才能匹配成功
- 如果一个pod所在的Node在Pod运行期间其标签发生了改变，不再符合该Pod的节点亲和性需求，则系统将忽略此变化
PodAffinity主要实现以运行的Pod为参照，实现让新创建的Pod跟参照pod在一个区域的功能。
首先来看一下PodAffinity的可配置项：
pod.spec.affinity.podAffinity
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 硬限制
namespaces 指定参照pod的namespace
topologyKey 指定调度作用域
labelSelector 标签选择器
matchexpressions 按节点标签列出的节点选择器要求列表(推荐)
key 键
values 值
operator 关系符 支持In, NotIn, Exists, DoesNotExist.
matchLabels 指多个matchexpressions映射的内容
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 软限制
podAffinityTerm 选项
namespaces
topologyKey
labelSelector
matchexpressions
key 键
values 值
operator
matchLabels
weight 倾向权重，在范围1-100
topologyKey用于指定调度时作用域,例如:
如果指定为kubernetes.io/hostname，那就是以Node节点为区分范围
如果指定为beta.kubernetes.io/os,则以Node节点的 *** 作系统类型来区分
接下来，演示下requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution,
# （1）首先创建一个参照Pod，pod-podaffinity-target.yaml：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-podaffinity-target
namespace: dev
labels:
podenv: pro #设置标签
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.17.1
nodeName: node1 # 将目标pod名确指定到node1上
# 启动目标pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-podaffinity-target.yaml
pod/pod-podaffinity-target created
# 查看pod状况
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-podaffinity-target -n dev
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod-podaffinity-target 1/1 Running 0 4s
# （2）创建pod-podaffinity-required.yaml，内容如下：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-podaffinity-required
namespace: dev
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.17.1
affinity: #亲和性设置
podAffinity: #设置pod亲和性
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 硬限制
- labelSelector:
matchexpressions: # 匹配env的值在["xxx","yyy"]中的标签
- key: podenv
operator: In
values: ["xxx","yyy"]
topologyKey: kubernetes.io/hostname
#上面配置表达的意思是：新Pod必须要与拥有标签nodeenv=xxx或者nodeenv=yyy的pod在同一Node上，显然现在没有这样pod，接下来，运行测试一下。
# 启动pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-podaffinity-required.yaml
pod/pod-podaffinity-required created
# 查看pod状态，发现未运行
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-podaffinity-required -n dev
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod-podaffinity-required 0/1 Pending 0 9s
# 查看详细信息
[root@k8s-master01 ~]# kubectl describe pods pod-podaffinity-required -n dev
......
Events:
Type Reason Age From Message
---- ------ ---- ---- -------
Warning FailedScheduling default-scheduler 0/3 nodes are available: 2 node(s) didn't match pod affinity rules, 1 node(s) had taints that the pod didn't tolerate.
# 接下来修改 values: ["xxx","yyy"]----->values:["pro","yyy"]
# 意思是：新Pod必须要与拥有标签nodeenv=xxx或者nodeenv=yyy的pod在同一Node上
[root@k8s-master01 ~]# vim pod-podaffinity-required.yaml
# 然后重新创建pod，查看效果
[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete -f pod-podaffinity-required.yaml
pod "pod-podaffinity-required" deleted
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-podaffinity-required.yaml
pod/pod-podaffinity-required created
# 发现此时Pod运行正常
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-podaffinity-required -n dev
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
pod-podaffinity-required 1/1 Running 0 6s
3 PodAntiAffinity
PodAntiAffinity主要实现以运行的Pod为参照，让新创建的Pod跟参照pod不在一个区域中的功能。
它的配置方式和选项跟PodAffinty是一样的，这里不再做详细解释。
#（1）继续使用上个案例中目标pod [root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -o wide --show-labels NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE LABELS pod-podaffinity-required 1/1 Running 0 3m29s 10.244.1.38 node1三 污点和容忍 1 污点（Taints）pod-podaffinity-target 1/1 Running 0 9m25s 10.244.1.37 node1 podenv=pro #（2）创建pod-podantiaffinity-required.yaml，内容如下： apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: pod-podantiaffinity-required namespace: dev spec: containers: - name: nginx image: nginx:1.17.1 affinity: #亲和性设置 podAntiAffinity: #设置pod亲和性 requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 硬限制 - labelSelector: matchexpressions: # 匹配podenv的值在["pro"]中的标签 - key: podenv operator: In values: ["pro"] topologyKey: kubernetes.io/hostname #上面配置表达的意思是：新Pod必须要与拥有标签nodeenv=pro的pod不在同一Node上，运行测试一下。 # 创建pod [root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-podantiaffinity-required.yaml pod/pod-podantiaffinity-required created # 查看pod # 发现调度到了node2上 [root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-podantiaffinity-required -n dev -o wide NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE .. pod-podantiaffinity-required 1/1 Running 0 30s 10.244.1.96 node2 ..
调度方式都是站在Pod的角度上，通过在Pod上添加属性，来确定Pod是否要调度到指定的Node上，其实我们也可以站在Node的角度上，通过在Node上添加污点属性，来决定是否允许Pod调度过来。
Node被设置上污点之后就和Pod之间存在了一种相斥的关系，进而拒绝Pod调度进来，甚至可以将已经存在的Pod驱逐出去。
污点的格式为：key=value:effect, key和value是污点的标签，effect描述污点的作用，支持如下三个选项：
- PreferNoSchedule：kubernetes将尽量避免把Pod调度到具有该污点的Node上，除非没有其他节点可调度
- NoSchedule：kubernetes将不会把Pod调度到具有该污点的Node上，但不会影响当前Node上已存在的Pod
- NoExecute：kubernetes将不会把Pod调度到具有该污点的Node上，同时也会将Node上已存在的Pod驱离
使用kubectl设置和去除污点的命令示例如下： # 设置污点 kubectl taint nodes node1 key=value:effect # 去除污点 kubectl taint nodes node1 key:effect- # 去除所有污点 kubectl taint nodes node1 key-
接下来，演示下污点的效果：
- 准备节点node1（为了演示效果更加明显，暂时停止node2节点）
- 为node1节点设置一个污点: tag=heima:PreferNoSchedule；然后创建pod1( pod1 可以 )
- 修改为node1节点设置一个污点: tag=heima:NoSchedule；然后创建pod2( pod1 正常 pod2 失败 )
- 修改为node1节点设置一个污点: tag=heima:NoExecute；然后创建pod3 ( 3个pod都失败 )
# 为node1设置污点(PreferNoSchedule) [root@k8s-master01 ~]# kubectl taint nodes node1 tag=heima:PreferNoSchedule # 创建pod1 [root@k8s-master01 ~]# kubectl run taint1 --image=nginx:1.17.1 -n dev [root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -o wide NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE taint1-7665f7fd85-574h4 1/1 Running 0 2m24s 10.244.1.59 node1 # 为node1设置污点(取消PreferNoSchedule，设置NoSchedule) [root@k8s-master01 ~]# kubectl taint nodes node1 tag:PreferNoSchedule- [root@k8s-master01 ~]# kubectl taint nodes node1 tag=heima:NoSchedule # 创建pod2 [root@k8s-master01 ~]# kubectl run taint2 --image=nginx:1.17.1 -n dev [root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods taint2 -n dev -o wide NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE taint1-7665f7fd85-574h4 1/1 Running 0 2m24s 10.244.1.59 node1 taint2-544694789-6zmlf 0/1 Pending 0 21s2 容忍（Toleration）# 为node1设置污点(取消NoSchedule，设置NoExecute) [root@k8s-master01 ~]# kubectl taint nodes node1 tag:NoSchedule- [root@k8s-master01 ~]# kubectl taint nodes node1 tag=heima:NoExecute # 创建pod3 [root@k8s-master01 ~]# kubectl run taint3 --image=nginx:1.17.1 -n dev [root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -o wide NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED taint1-7665f7fd85-htkmp 0/1 Pending 0 35s taint2-544694789-bn7wb 0/1 Pending 0 35s taint3-6d78dbd749-tktkq 0/1 Pending 0 6s
我们可以在node上添加污点用于拒绝pod调度上来，但是如果就是想将一个pod调度到一个有污点的node上去，这时候应该怎么做呢？这就要使用到容忍。
污点就是拒绝，容忍就是忽略，Node通过污点拒绝pod调度上去，Pod通过容忍忽略拒绝
下面看一下容忍的详细配置: [root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod.spec.tolerations ...... FIELDS: key # 对应着要容忍的污点的键，空意味着匹配所有的键 value # 对应着要容忍的污点的值 operator # key-value的运算符，支持Equal和Exists（默认） effect # 对应污点的effect，空意味着匹配所有影响 tolerationSeconds # 容忍时间, 当effect为NoExecute时生效，表示pod在Node上的停留时间
下面先通过一个案例看下效果：
前面已经在node1节点上打上了NoExecute的污点，此时pod是调度不上去的，可以通过给pod添加容忍，然后将其调度上去
# 创建pod-toleration.yaml,内容如下
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-toleration
namespace: dev
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.17.1
tolerations: # 添加容忍
- key: "tag" # 要容忍的污点的key
operator: "Equal" # *** 作符
value: "heima" # 容忍的污点的value
effect: "NoExecute" # 添加容忍的规则，这里必须和标记的污点规则相同
# 添加容忍之前的pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED
pod-toleration 0/1 Pending 0 3s
# 添加容忍之后的pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED
pod-toleration 1/1 Running 0 3s 10.244.1.62 node1
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