Kubernetes亲和性学习笔记

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了Kubernetes亲和性学习笔记。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

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本篇概览

  • 本文是欣宸在学习Kubernetes调度器的过程中,对亲和性相关知识点的整理和总结,这是一篇笔记性质的博客

kubernetes默认调度器的调度过程:

  • 调度过程如下:
  1. 预选(Predicates)
  2. 优选(Priorities)
  3. 选定(Select)

亲和性一览

  • 这里将亲和性先分类,便于理解
graph LR A(亲和性)-->B1(节点亲和性); A-->B2(Pod亲和性); B1-->C1(硬亲和性-required); B1-->C2(软亲和性-preferred); B2-->C3(硬亲和性-required); B2-->C4(软亲和性-preferred); B2-->C5(反亲和性);

节点亲和性和pod亲和性的区别

  • 举个例子,假设给小明分配班级(小明是pod,班级是节点)
  1. 节点亲和性:直接告诉小明,你去一年级

  2. pod亲和性:从小朋友中找出和小明同年的,找到了小张,发现小张是一年级的,于是让小明去一年级

节点亲和性:硬亲和性

  • requiredDuringSchedulinglgnoredDuringExecution:用于定义节点硬亲和性

  • nodeSelectorTerm:节点选择器,可以有多个,之间的关系是逻辑或,即一个nodeSelectorTerm满足即可

  • matchExpressions:匹配规则定义,多个之间的关系是逻辑与,即同一个nodeSelectorTerm下所有matchExpressions定义的规则都匹配,才算匹配成功

  • 示例:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: with-required-nodeaffinity
spec:
  affinity:
    nodeAffinity: 
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - {key: zone, operator: In, values: ["foo"]}
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
  • 功能与nodeSelector类似,用的是匹配表达式,可以被理解为新一代节点选择器
  • 不满足硬亲和性条件时,pod为Pending状态
  • 在预选阶段,节点硬亲和性被用于预选策略MatchNodeSelector

节点亲和性:软亲和性

  • 特点:条件不满足时也能被调度

  • 示例:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: myapp-deploy-with-node-affinity
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      name: nginx
      labels:
        app: nginx
    spec:
      affinity:
        nodeAffinity:
          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - weight: 60
            preference:
              matchExpressions:
              - {key: zone, operator: In, values: ["foo"]}
          - weight: 30
            preference:
              matchExpressions:
              - {key: ssd, operator: Exists, values: []}
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
  • 集群中的节点,由于标签不同,导致的优先级结果如下:

Kubernetes亲和性学习笔记

  • 在优选阶段,节点软亲和性被用于优选函数NodeAffinityPriority

  • 注意:NodeAffinityPriority并非决定性因素,因为优选阶段还会调用其他优选函数,例如SelectorSpreadPriority(将pod分散到不同节点以分散节点故障导致的风险)

  • pod副本数增加时,分布的比率会参考节点亲和性的权重

Pod亲和性(podAffinity)

  • 如果需求是:新增的pod要和已经存在pod(假设是A)在同一node上,此时用节点亲和性是无法完成的,因为A可能和节点没啥关系(可能是随机调度的),此时只能用pod亲和性来实现

  • pod亲和性:一个pod与已经存在的某个pod的亲和关系,需要通过举例来说明

  1. 创建一个deployment,这个pod有标签app=tomcat
kubectl run tomcat -l app=tomcat --image tomcat:alpine
  1. 创建pod,需求是和前面的pod在一起,使用pod亲和性来实现:
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: with-pod-affinity-1
spec:
  affinity:
    podAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - {key: app, operator: In, values: ["tomcat"]}
        topologyKey: kubernetes.io/hostname
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
  1. 调度逻辑:
graph TD A[1. 用matchExpressions的规则app=tomcat搜索] -->B(2. 找到tomcat的pod,也就确定了该pod的节点,假设是A节点) B --> C(3. topologyKey是kubernetes.io/hostname,所以去找A节点kubernetes.io/hostname标签的值,假设是xxx) C --> D(4. 将新的pod调度到kubernetes.io/hostname=xxx的节点)
  1. 表面上看,最终只是根据hostname去调度的,但如果topologyKey的值是多个节点所拥有的,就更有通用性了,如下图,topologyKey等于filure-domain.beta.kubernetes.io/zone:

Kubernetes亲和性学习笔记

  • 硬亲和:requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution
  • 软亲和:preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

Pod反亲和(podAntiAffinity)

  • 与亲和性相反,将当前pod调度到满足匹配条件之外的节点上
  • 适用场景:
  1. 分散同一类应用
  2. 将不同安全级别的pod调度至不同节点
  • 示例如下,匹配表达式和自身标签一致,作用是分散同一类应用,让相同pod不要调度到同一个节点:
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: myapp-with-pod-anti-affinity
spec:
  replicas: 4
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp
  template:
    metadata:
      name: myapp
      labels:
        app: myapp
    spec:
      affinity:
        podAntiAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - labelSelector:
              matchExpressions:
              - {key: app, operator: In, values: ["myapp"]}
            topologyKey: kubernetes.io/hostname
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
  • 如果集群中只有三个节点,那么执行上述yaml的结果就是最多创建三个pod,另一个始终处于pending状态

参考

  • 本篇笔记参考了以下文章,两张图片也来自该文章,致敬作者山山仙人博客
  • https://www.ssgeek.com/post/kubernetes-pod-diao-du-zhi-qin-he-xing-diao-du/

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