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在默认情况下#xff0c;一个Pod在哪个Node节点上运行#xff0c;是由Scheduler组件采用相应的算法计算出来的#xff0c;这个过程是不受人工控制的。但是在实际使用中#xff0c;这并不满足的需求#xff0c;因为很多情况下#xff0c;我们想控制某些Pod到达某…Pod调度
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
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。
NodeName
NodeName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。
接下来实验一下创建一个pod-nodename.yaml文件
使用 kubectl get node 来查看当前节点
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-nodenamenamespace: dev
spec:containers:- name: nginximage: nginx:1.17.1nodeName: node1 # 指定调度到node1节点上#创建Pod
[rootk8s-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
[rootk8s-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
[rootk8s-master01 ~]# kubectl delete -f pod-nodename.yaml
pod pod-nodename deleted
[rootk8s-master01 ~]# vim pod-nodename.yaml
[rootk8s-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
[rootk8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-nodename -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE ......
pod-nodename 0/1 Pending 0 6s none node3 ...... 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。
接下来实验一下
1 首先分别为node节点添加标签
[rootk8s-master01 ~]# kubectl label nodes node1 nodeenvpro
node/node2 labeled
[rootk8s-master01 ~]# kubectl label nodes node2 nodeenvtest
node/node2 labeled2 创建一个pod-nodeselector.yaml文件并使用它创建Pod
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-nodeselectornamespace: dev
spec:containers:- name: nginximage: nginx:1.17.1nodeSelector: nodeenv: pro # 指定调度到具有nodeenvpro标签的节点上#创建Pod
[rootk8s-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
[rootk8s-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
[rootk8s-master01 ~]# kubectl delete -f pod-nodeselector.yaml
pod pod-nodeselector deleted
[rootk8s-master01 ~]# vim pod-nodeselector.yaml
[rootk8s-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
[rootk8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE
pod-nodeselector 0/1 Pending 0 2m20s none none# 查看详情,发现node selector匹配失败的提示
[rootk8s-master01 ~]# kubectl describe pods pod-nodeselector -n dev
.......
Events:Type Reason Age From Message---- ------ ---- ---- -------Warning FailedScheduling unknown default-scheduler 0/3 nodes are available: 3 node(s) didnt match node selector.亲和性调度
上一节介绍了两种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。 NodeAffinity
首先来看一下NodeAffinity的可配置项
pod.spec.affinity.nodeAffinityrequiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 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operat or 关系符 支持Exists, DoesNotExist, In, NotIn, Gt, LtpreferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 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, Ltweight 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: Invalues: [xxx,yyy]- key: nodeenv # 匹配标签的key为nodeenv,且value大于xxx的节点operator: Gtvalues: 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-requirednamespace: dev
spec:containers:- name: nginximage: nginx:1.17.1affinity: #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: nodeenvoperator: Invalues: [xxx,yyy]# 创建pod
[rootk8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-nodeaffinity-required.yaml
pod/pod-nodeaffinity-required created# 查看pod状态 运行失败
[rootk8s-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 none none ......# 查看Pod的详情
# 发现调度失败提示node选择失败
[rootk8s-master01 ~]# kubectl describe pod pod-nodeaffinity-required -n dev
......Warning FailedScheduling unknown default-scheduler 0/3 nodes are available: 3 node(s) didnt match node selector.Warning FailedScheduling unknown default-scheduler 0/3 nodes are available: 3 node(s) didnt match node selector.#接下来停止pod
[rootk8s-master01 ~]# kubectl delete -f pod-nodeaffinity-required.yaml
pod pod-nodeaffinity-required deleted# 修改文件将values: [xxx,yyy]------ [pro,yyy]
[rootk8s-master01 ~]# vim pod-nodeaffinity-required.yaml# 再次启动
[rootk8s-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
[rootk8s-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-preferrednamespace: dev
spec:containers:- name: nginximage: nginx:1.17.1affinity: #亲和性设置nodeAffinity: #设置node亲和性preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 软限制- weight: 1preference:matchExpressions: # 匹配env的值在[xxx,yyy]中的标签(当前环境没有)- key: nodeenvoperator: Invalues: [xxx,yyy]
# 创建pod
[rootk8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-nodeaffinity-preferred.yaml
pod/pod-nodeaffinity-preferred created# 查看pod状态 运行成功
[rootk8s-master01 ~]# kubectl get pod pod-nodeaffinity-preferred -n dev
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod-nodeaffinity-preferred 1/1 Running 0 40sNodeAffinity规则设置的注意事项1 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2 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3 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4 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
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.podAffinityrequiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 硬限制namespaces 指定参照pod的namespacetopologyKey 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 topologyKeylabelSelectormatchExpressions key 键values 值operatormatchLabels 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节点的操作系统类型来区分接下来演示下requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution,
1首先创建一个参照Podpod-podaffinity-target.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-podaffinity-targetnamespace: devlabels:podenv: pro #设置标签
spec:containers:- name: nginximage: nginx:1.17.1nodeName: node1 # 将目标pod名确指定到node1上
# 启动目标pod
[rootk8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-podaffinity-target.yaml
pod/pod-podaffinity-target created# 查看pod状况
[rootk8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-podaffinity-target -n dev
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod-podaffinity-target 1/1 Running 0 4s2创建pod-podaffinity-required.yaml内容如下
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-podaffinity-requirednamespace: dev
spec:containers:- name: nginximage: nginx:1.17.1affinity: #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: podenvoperator: Invalues: [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nodeenvxxx或者nodeenvyyy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
[rootk8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-podaffinity-required.yaml
pod/pod-podaffinity-required created# 查看pod状态发现未运行
[rootk8s-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
[rootk8s-master01 ~]# kubectl describe pods pod-podaffinity-required -n dev
......
Events:Type Reason Age From Message---- ------ ---- ---- -------Warning FailedScheduling unknown default-scheduler 0/3 nodes are available: 2 node(s) didnt match pod affinity rules, 1 node(s) had taints that the pod didnt 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nodeenvxxx或者nodeenvyyy的pod在同一Node上
[rootk8s-master01 ~]# vim pod-podaffinity-required.yaml# 然后重新创建pod查看效果
[rootk8s-master01 ~]# kubectl delete -f pod-podaffinity-required.yaml
pod pod-podaffinity-required de leted
[rootk8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-podaffinity-required.yaml
pod/pod-podaffinity-required created# 发现此时Pod运行正常
[rootk8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-podaffinity-required -n dev
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
pod-podaffinity-required 1/1 Running 0 6s none关于PodAffinity的 preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution这里不再演示。
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直接做一个测试案例。
1继续使用上个案例中目标pod
[rootk8s-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 none
pod-podaffinity-target 1/1 Running 0 9m25s 10.244.1.37 node1 podenvpro2创建pod-podantiaffinity-required.yaml内容如下
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-podantiaffinity-requirednamespace: dev
spec:containers:- name: nginximage: nginx:1.17.1affinity: #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: podenvoperator: Invalues: [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nodeenvpro的pod不在同一Node上运行测试一下。
# 创建pod
[rootk8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-podantiaffinity-required.yaml
pod/pod-podantiaffinity-required created# 查看pod
# 发现调度到了node2上
[rootk8s-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 ..污点和容忍
污点Taints
前面的调度方式都是站在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keyvalue: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
PreferNoSchedulekubernetes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NoSchedulekubernetes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PodNoExecutekubernetes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 keyvalue: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: tagheima:PreferNoSchedule然后创建pod1( pod1 可以 )修改为node1节点设置一个污点: tagheima:NoSchedule然后创建pod2( pod1 正常 pod2 失败 )修改为node1节点设置一个污点: tagheima:NoExecute然后创建pod3 ( 3个pod都失败 )
# 为node1设置污点(PreferNoSchedule)
[rootk8s-master01 ~]# kubectl taint nodes node1 tagheima:PreferNoSchedule# 创建pod1
[rootk8s-master01 ~]# kubectl run taint1 --imagenginx:1.17.1 -n dev
[rootk8s-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)
[rootk8s-master01 ~]# kubectl taint nodes node1 tag:PreferNoSchedule-
[rootk8s-master01 ~]# kubectl taint nodes node1 tagheima:NoSchedule# 创建pod2
[rootk8s-master01 ~]# kubectl run taint2 --imagenginx:1.17.1 -n dev
[rootk8s-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 21s none none # 为node1设置污点(取消NoSchedule设置NoExecute)
[rootk8s-master01 ~]# kubectl taint nodes node1 tag:NoSchedule-
[rootk8s-master01 ~]# kubectl taint nodes node1 tagheima:NoExecute# 创建pod3
[rootk8s-master01 ~]# kubectl run taint3 --imagenginx:1.17.1 -n dev
[rootk8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED
taint1-7665f7fd85-htkmp 0/1 Pending 0 35s none none none
taint2-544694789-bn7wb 0/1 Pending 0 35s none none none
taint3-6d78dbd749-tktkq 0/1 Pending 0 6s none none none
小提示使用kubeadm搭建的集群默认就会给master节点添加一个污点标记,所以pod就不会调度到master节点上.容忍Toleration
上面介绍了污点的作用我们可以在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 下面先通过一个案例看下效果
上一小节已经在node1节点上打上了NoExecute的污点此时pod是调度不上去的本小节可以通过给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-tolerationnamespace: dev
spec:containers:- name: nginximage: nginx:1.17.1tolerations: # 添加容忍- key: tag # 要容忍的污点的keyoperator: Equal # 操作符value: heima # 容忍的污点的valueeffect: 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
[rootk8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED
pod-toleration 0/1 Pending 0 3s none none none # 添加容忍之后的pod
[rootk8s-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 none 下面看一下容忍的详细配置:
[rootk8s-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
