Pod的亲和性和反亲和性

如何部署pod是重要的集群的调度机制，合理的配置pod调度机制可以实现资源最大化利用。

调度策略	匹配标签	操作符	拓扑域	调度目标
node的亲和性	主机标签	In、NotIn、Exists、DoesNotExist、Gt、Lt	不支持	指定主机
pod的亲和性	pod的标签	In、NotIn、Exists、DoesNotExist	支持	pod和指定标签的pod部署在同一拓扑域中
pod的反亲和性	pod的标签	In、NotIn、Exists、DoesNotExist	支持	pod和指定标签的pod部署在不同的拓扑域中

拓扑域：k8s集群节点当中的一个组织结构，可以更具节点的物理关系或者逻辑关系进行划分。可以用来表示节点之间的空间关系。网络关系或者其他类型的关系。

这里的亲和性反亲和性都指的是标签。

node匹配的是主机的标签而pod匹配的是pod自己的标签

策略部署实验

这里使用硬策略

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    app: nginx2
  name: nginx2
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx2
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      labels:
        app: nginx2
    spec:
      containers:
      - image: nginx:1.22
        name: nginx2
      affinity:
        podAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - labelSelector:
              matchExpressions:
              - key: app
                operator: In
                values:
                - nginx
            topologyKey: test1
#topologyKey:指定拓扑域的关键字段
#表示我正在使用test1作为拓扑域的关键字
#这个test1一般是节点标签。
#表示希望把pod调度到包含有app标签的pod。他的值为nginx在test1的拓扑域上的节点

使用Exists包含类型：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    app: nginx2
  name: nginx2
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx2
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      labels:
        app: nginx2
    spec:
      containers:
      - image: nginx:1.22
        name: nginx2
      affinity:
        podAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - labelSelector:
              matchExpressions:
              - key: app
                operator: Exists
            topologyKey: test1
#topologyKey:指定拓扑域的关键字段
#表示我正在使用test1作为拓扑域的关键字
#这个test1一般是节点标签。
#表示希望把pod调度到包含有app标签的pod。他的值为nginx在test1的拓扑域上的节点

使用DoesNotExist不包含：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    test: nginx
  name: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      test: nginx
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      labels:
        test: nginx
    spec:
      containers:
      - image: nginx:1.22
        name: nginx
      affinity:
        podAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - labelSelector:
              matchExpressions:
              - key: app
                operator: DoesNotExist
            topologyKey: test3
#topologyKey:指定拓扑域的关键字段
#表示我正在使用test1作为拓扑域的关键字
#这个test1一般是节点标签。
#表示希望把pod调度到包含有app标签的pod。他的值为nginx在test1的拓扑域上的节点
#这里DoesNotExists表示不包含key值为app还必须满足在包含test1的拓扑域中

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    test: nginx2
  name: nginx2
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      test: nginx2
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      labels:
        test: nginx2
    spec:
      containers:
      - image: nginx:1.22
        name: nginx2
      affinity:
        podAffinity:
          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - weight: 1
            podAffinityTerm:
              labelSelector:
                matchExpressions:
                 - key: app
                   operator: DoesNotExist
              topologyKey: test1

pod的反亲和性

这里使用软策略：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    test: nginx2
  name: nginx2
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      test: nginx2
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      labels:
        test: nginx2
    spec:
      containers:
      - image: nginx:1.22
        name: nginx2
      affinity:
        podAntiAffinity:
          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - weight: 1
            podAffinityTerm:
              labelSelector:
                matchExpressions:
                 - key: app
                   operator: In
                   values:
                   - nginx1
              topologyKey: test1

这里使用硬策略：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    test: nginx2
  name: nginx2
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      test: nginx2
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      labels:
        test: nginx2
    spec:
      containers:
      - image: nginx:1.22
        name: nginx2
      affinity:
        podAntiAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - labelSelector:
              matchExpressions:
              - key: app
                operator: In
                values:
                - nginx1
            topologyKey: test1

特点：

pod的亲和性策略。在配置时，必须要加上拓扑域的关键字topologkey指向的是节点标签
pod亲和性的策略也分为硬策略和软策略
pod亲和性的notin可以替代反亲和性
pod亲和性主要是为了把相关联的pod组件部署在同一节点上。例如：LNMP

污点和容忍

污点和容忍可以配合node的亲和性一起使用。

污点是node的调用机制。不是pod的

被设置为污点的节点不会部署pod

污点和亲和性相反。亲和性是尽量选择和一定选择。

污点的节点一定不被选择。

taint(污点)有三种策略：

NoSchedule：k8s不会把pod调度到这个节点上。
PreferNoSchedule：这个污点类型表示尽量避免把pod部署在该节点上。不是一定(master节点的污点就是这个类型在一定程度上提高资源利用率)
NoExecute：这个污点类型表示k8s将会把该节点上的pod驱逐出去。也不会调度到这个节点。

基于控制器创建的pod虽然被驱逐，但是会在其他节点上重新部署。

如果是自主pod将会被直接杀死

过滤污点

kubectl describe nodes master01 | grep -i taints
#查看污点

kubectl taint nodes 主机名 node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule-
#过滤并删除污点

设置污点

kubectl taint node node01 key=1:NoSchedule
#key=1设置标签的值
#:NoSchedule并将这个值与污点做映射

kubectl taint node node01 key:NoSchedule-
#删除污点

PreferNoSchedule

kubectl taint node node02 key=1:PreferNoSchedule

NoExecute(驱逐)：

kubectl taint node node02 key=1:NoExecute

所有的pod都会被驱逐和命名空间无关。所有的pod都会被驱逐。只有组件pod还在。

不论创建方式是什么都会被驱逐。系统集群组件不会被驱逐。

所有的pod都会被驱逐和命名空间无关。所有的pod都会被驱逐。基于控制器创建的pod会驱逐到其他节点上重新部署。自主创建的将直接被杀死。系统集群组件不会被驱逐。

容忍

即使节点上设置了污点。有了容忍机制，依然可以在设置为污点的节点上部署pod

配置容忍

容忍NoSchedule举例：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    test: nginx2
  name: nginx2
spec:
  replicas: 6
  selector:
    matchLabels:
      test: nginx2
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      labels:
        test: nginx2
    spec:
      containers:
      - image: nginx:1.22
        name: nginx2
      tolerations:
#tolerations:表示容忍
      - key: key
#这里的key是节点的标签名
        operator: Equal
        value: "1"
        effect: NoSchedule
#effect:表示对应的污点类型。必须要和节点的污点保持一致
#表示容忍节点上的标签是key。对应的标签值是1

容忍NoExecute举例：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    test: nginx2
  name: nginx2
spec:
  replicas: 6
  selector:
    matchLabels:
      test: nginx2
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      labels:
        test: nginx2
    spec:
      containers:
      - image: nginx:1.22
        name: nginx2
      tolerations:
      - key: key
#tolerations:表示容忍
#这里的key是节点的标签名
        operator: Equal
        value: "1"
        effect: NoExecute
        tolerationSeconds: 36
#effect:表示对应的污点类型。必须要和节点的污点保持一致
#表示容忍节点上的标签是key。对应的标签值是1
#tplerationSeconds:设置节点可以容忍多长时间。

设置容忍策略36秒后

时间到期后将会销毁并且拉起新的容器

特殊情况：NoExecute依然可以部署pod但是有生命周期。时间一到pod将会被销毁。生命周期结束之后，会驱逐一部分pod到其他节点。

用于该节点维护完毕，测试以下节点的工作是否正常

不指定key实验举例：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    test: nginx2
  name: nginx2
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      test: nginx2
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      labels:
        test: nginx2
    spec:
      containers:
      - image: nginx:1.22
        name: nginx2
      tolerations:
      - operator: Exists
        effect: NoSchedule
#如果没有声明key和value。将会容忍所有污点的key。
#key对应节点的污点类型是NoSchedule

没有key。他不会匹配节点的标签。他会容忍所有污点。但是类型是指定的类型。

指定key不指定effect实验举例：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    test: nginx2
  name: nginx2
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      test: nginx2
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      labels:
        test: nginx2
    spec:
      containers:
      - image: nginx:1.22
        name: nginx2
      tolerations:
      - key: key
        operator: Exists
#指定key没有设置effect:容忍污点的类型
#他将会容忍所有节点的所有污点类型

指定节点的标签值。但是不指定污点类型。那么所有节点上只要包含了这个指定的标签名，那么它可以容忍所有的污点

pod的亲和性和反亲和性以及污点和容忍的作用就是通过判断条件选择node节点来部署pod。选择一个期望的节点来部署pod

多个master节点的情况：

,node-role.kubernetes.io/master=：PreferNoSchedule
#尽量不往master节点上部署pod。但是不是一定。这样可以防止资源浪费。同样也可也自定义一个标签。

业务维护的情况：

当node02需要维护两个小时，但是节点上还有业务pod在运行。

这个时候就需要把这个节点的污点设置为:NoExecute(驱逐)污点类型。

我们部署pod一般都是使用deployment部署，会在其他的节点重启杀死，并不是被杀死

但是自主式的pod会被删除

一旦节点恢复就把污点去除

cordon和drain

cordon

cordon：可以直接把节点标记为不可用状态

kubectl cordon 节点名称
#直接把节点标记为不可用状态

kubectl uncordon 节点名称
#取消标记为不可用状态

drain

drain：排水。把节点下的pod全部转移到其他的node节点上运行。

一旦执行了drain。被执行的节点会变成不可调度状态。
会驱逐该节点上的所有pod

kubectl drain 节点名称 --ignore-daemonsets --delete-local-data --force
#drain：开始标记node节点为不可调度。然后驱逐pod
#--ignore-daemonsets：表示忽视。会无视daemonsets部署的pod。他还会在原节点上。
#--delete-local-data：如果有本地挂载卷的pod将会被强制杀死
#--force：强制释放不是控制器管理的pod
#是控制器创建的将会被驱逐。不是控制器创建的将会被杀死
#daemonsets一般部署的都是重要的后台系统pod。所以会忽略

kubectl uncordon 节点名称
#取消标记驱逐节点