K8s集群中的Pod调度约束亲和性与反亲和性

前言

在 K8s 集群管理中，Pod 的调度约束——亲和性（Affinity）与反亲和性（Anti-Affinity）这两种机制允许管理员精细控制 Pod 在集群内的分布方式，以适应多样化的业务需求和运维策略。本篇将介绍 K8s 集群中 Pod 调度的亲和与反亲和的概念以及相关案例。

一、Pod 生命周期

1. 概述

2. 图示

3. 介绍

二、调度约束

1. 概述

2. Pod 启动典型创建过程（工作机制）

2.1 图示

2.2 创建过程

三、调度过程介绍

1. 关注的问题

2. 调度策略

2.1 分类

2.2 Predicate（预选）常见算法

2.3 priorities（优选）常见算法

3. 指定调度节点

3.1 nodeName 调度

3.2 nodeSelector 调度

3.3 区别

4. k8s 节点的标签管理

5. node 亲和性

5.1 概述

5.1.1 节点亲和性（Node Affinity）

5.1.2 Pod 亲和性（Pod Affinity）

5.2 硬策略和软策略

5.2.1 硬策略

5.2.2 软策略

5.3 键值运算关系

5.4 示例

示例1：node 硬策略

示例2：node 软策略

示例3：node 软策略权重配置

示例4：node 硬策略软策略组合

示例5：node 硬策略软策略组合，硬策略条件不满足

6. Pod 亲和性与反亲和性

6.1 概述

6.2 node 亲和性、pod 亲和性与反亲和性对比

6.3 亲和性示例

6.4 反亲和性示例

一、Pod 生命周期

1. 概述

Pod 的生命周期是指从 Pod 被创建到最终被销毁的整个过程，涉及多个阶段和状态转换，以及可能执行的各种操作。

2. 图示

3. 介绍

Pod 生命周期/启动过程

① 首先，由 pid 为1的 init 容器（pause容器）管理整个容器的初始化

② 接着，init 容器串行启动

③ 容器启动时执行 postStart 操作

④ 随后启动存活探针和就绪探针

⑤ 根据资源限制的 request 和 limit 启动应用容器

⑥ 最后，在容器退出时执行 preStop 操作

二、调度约束

1. 概述

Kubernetes 中各组件通过 List-Watch 机制协作，保持数据同步且解耦。用户通过 kubectl 向 APIServer 发送命令，在 Node 节点上创建 Pod 和 Container。部署过程需要 Controller Manager、Scheduler 和 kubelet 协同工作。所有部署信息存储在 etcd 中，etcd 向 APIServer 发送 Create 事件，实现信息同步和协作。

2. Pod 启动典型创建过程（工作机制）

2.1 图示

2.2 创建过程

（1）客户端发出创建指令 ReplicaSet（控制器），通过 kube-apiserver 接口

（2）kube-apiserver 服务将创建 pod 模板这条信息发给 etcd 存储

（3）etcd 发送 create 事件至 kube-apiserver

（4）kube-apiserver 发送 create 事件至 kube-controller-manager 管理控制器

（5）kube-controller-manager 会根据需要创建的 pod 清单（副本项/容器的内容），并发送创建 cretae pod 的需求至 kube-controller-manager

（6）kube-controller-manager 会将需要创建的信息保存在 etcd 中

（7）etcd 会将发来的事件（数据清单）发送给 kube-apiserver

（8）kube-apiserver 会将 etcd 发出的事件（创建 pod 的事件）给 kube-scheduler 资源调度器

（9）kube-scheduler 通过调度算法（预选、优选）筛选 node 调度 pod，并将调度完成的信息传给 kube-apiserver

（10）kube-apiserver 会将调度完成的信息保存在 etcd 中

（11）etcd 会发出更新的 pod 事件至 kube-apiserver

（12）kube-apiserver 会发出更新的 pod 事件至 kubelet

（13）kubelet 会跟容器进行交互创建 pod 及容器，并将 pod 容器的状态通过 kube-apiserver 存储到 etcd 中

（14）最终 etcd 确认信息结束流程

注意：

① 整个过程中，上方的命令、组件均通过 https 6443 监听 kube-apiserver 接口；

② 在创建 pod 的工作就已经完成了后，kubelet 依然保持监听。如：扩充 Pod 副本数量、镜像文件升级等需求。

三、调度过程介绍

1. 关注的问题

Scheduler 是 kubernetes 的调度器，主要的任务是把定义的 pod 分配到集群的节点上。其主要考虑的问题如下：

公平：如何保证每个节点都能被分配资源
资源高效利用：集群所有资源最大化被使用
效率：调度的性能要好，能够尽快地对大批量的 pod 完成调度工作
灵活：允许用户根据自己的需求控制调度的逻辑

Scheduler 作为独立程序运行，持续监听 APIServer，检索 spec.nodeName 为空的 Pod，并为每个 Pod 创建一个绑定 binding（API 对象），指定其应放置在哪个节点上。

2. 调度策略

2.1 分类

预选策略：首先是过滤掉不满足条件的节点，这个过程称为预算策略（predicate）；

优选策略：然后对通过的节点按照优先级排序，这个是优选策略（priorities）；

优先级：最后从中选择优先级最高的节点。若中间步骤有误，返回错误。

2.2 Predicate（预选）常见算法

Predicate 是一种策略函数，用于评估节点是否适合放置特定的 Pod。Predicate 函数会检查节点的特性和 Pod 的要求，以确定是否可以将 Pod 放置在该节点上

PodFitsResources

节点上剩余的资源是否大于 pod 请求的资源nodeName，检查节点名称是否和 NodeName 匹配。

PodFitsHost

如果 pod 指定了 NodeName，检查节点名称是否和 NodeName 匹配。

PodFitsHostPorts

节点上已经使用的 port 是否和 pod 申请的 port 冲突。

PodSelectorMatches

过滤掉和 pod 指定的 label 不匹配的节点。

NoDiskConflict

已经 mount 的 volume 和 pod 指定的 volume 不冲突，除非它们都是只读。

如果在 predicate（预选）过程中没有合适的节点，pod 会一直在 pending（等待 running）状态，不断重试调度，直到有节点满足条件。经过这个步骤，如果有多个节点满足条件，就继续 priorities（优选）过程：按照优先级大小对节点排序。

2.3 priorities（优选）常见算法

优先级由一系列键值对组成，键是该优先级项的名称，值是它的权重（该项的重要性）。常见的优先级选项包括：

LeastRequestedPriority

通过计算CPU和Memory的使用率来决定权重，使用率越低权重越高。也就是说，这个优先级指标倾向于资源使用比例更低的节点。

BalancedResourceAllocation

节点上 CPU 和 Memory 使用率越接近，权重越高。这个一般和上面的一起使用，不单独使用。比如 node01 的 CPU 和 Memory 使用率 20:60，node02 的 CPU 和 Memory 使用率 50:50，虽然 node01 的总使用率比 node02 低，但 node02 的 CPU 和 Memory 使用率更接近，从而调度时会优选 node02。

ImageLocalityPriority

倾向于已经有要使用镜像的节点，镜像总大小值越大，权重越高。

通过算法对所有的优先级项目和权重进行计算，得出最终的结果。

3. 指定调度节点

3.1 nodeName 调度

pod.spec.nodeName 将 Pod 直接调度到指定的 Node 节点上，会跳过 Scheduler 的调度策略，该匹配规则是强制匹配

示例：

3.2 nodeSelector 调度

pod.spec.nodeSelector：通过 kubernetes 的 label-selector 机制选择节点，由调度器调度策略匹配 label，然后调度 Pod 到目标节点，该匹配规则属于强制约束

示例：

3.3 区别

① nodeName 只能指定单个node节点，nodeSelector 可以指定有相同标签的多个 node 节点

② nodeName 强制调度，不需要经过 scheduler 资源调度器；nodeSelector 经过 scheduler 资源调度器

4. k8s 节点的标签管理

增加标签：
kubectl label [ -n 命名空间 ] 资源类型  资源名称 标签键名=键值
删除标签：
kubectl label [ -n 命名空间 ] 资源类型  资源名称 标签键名-（减号不能忽略）
修改标签:
kubectl label [ -n 命名空间 ] 资源类型  资源名称 标签键名=新的键值 --overwrite
查询标签:
kubectl get [ -n 命名空间 ] 资源类型 --show-label [ -l 标签键名 ]或[ -l 标签键名=键值 ]（筛选）

5. node 亲和性

官方文档：将 Pod 指派给节点 | Kubernetes

5.1 概述

节点亲和性允许你指定Pod应当（preferred）或必须（required）调度到具有某些标签的节点上，可以实现Pod调度的精细化控制，确保Pod被安排在具有特定特性的节点上，从而满足应用的部署需求或优化资源利用。

5.1.1 节点亲和性（Node Affinity）

节点亲和性指定了 Pod 可以被调度到哪些节点上。

pod.spec.nodeAffinity
● preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软策略
● requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬策略

5.1.2 Pod 亲和性（Pod Affinity）

Pod 亲和性指定了 Pod 应该与哪些其他 Pod 一起调度到同一节点上。

pod.spec.affinity.podAffinity/podAntiAffinity
● preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软策略
● requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬策略

5.2 硬策略和软策略

5.2.1 硬策略

硬策略，正式名称为 requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution，表示必须满足的条件。如果无法找到满足条件的节点来调度 Pod，则 Pod 将不会被调度。这意味着硬策略是强制性的。

5.2.2 软策略

软策略，正式名称为 preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution，表示倾向于满足但不是必须的条件。与硬策略不同，即使没有节点完全符合软策略的所有偏好，Pod仍然会被调度。

软策略通常会附带一个权重值（范围1~100），用来表示偏好的强度。当存在多个节点可以选择时，调度器会根据这些偏好和它们的权重来决定最佳的调度位置。

5.3 键值运算关系

In：label 的值在某个列表中 pending
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

5.4 示例

示例1：node 硬策略

指定 Kubernetes 调度器在部署这个 Pod 时，要求 Pod 不会被调度到主机名为"node02"的节点上。

① 编辑 yaml 文件

[root@master01 affinity]# vim pod1.yaml
apiVersion: v1               # Kubernetes API版本
kind: Pod                    # 资源类型为Pod
metadata:                    # Pod的元数据信息
  name: affinity             # Pod的名称为
  labels:                    # 为Pod定义了标签
    app: node-affinity-pod   
spec:                        # 定义了Pod的规格，包括容器和亲和性设置    
  containers:                # 定义了Pod中的容器
  - name: with-node-affinity # 容器的名称
    image: soscscs/myapp:v1  # 容器要运行的镜像
  affinity:                  # 定义了Pod的亲和性设置
    nodeAffinity:            # 指定了节点亲和性
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 硬策略
        nodeSelectorTerms:   # 节点选择器的条件
        - matchExpressions:  # 指定了匹配表达式，用于匹配节点的标签
          - key: kubernetes.io/hostname # 指定了要匹配的节点标签的键值
            operator: NotIn  # 表示不在指定的值列表中
            values:
            - node02
# 指定了不在值列表["node02"]中的节点，即Pod不会被调度到主机名为"node02"的节点上

② 启动 pod

[root@master01 affinity]# kubectl apply -f pod1.yaml
pod/affinity created

③ 查看 pod 节点详情信息

[root@master01 affinity]# kubectl get pod -o wide
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
affinity   1/1     Running   0          5s    10.244.1.30   node01   <none>           <none>

由于集群中就两个 node 节点()，所有新建的 pod 会被调度到 node01 上。另外，如果硬策略不满足条件，Pod 状态一直会处于 Pending 状态，比如： operator: In values: [node03]

示例2：node 软策略

设置了节点亲和性，优先选择主机名为"node03"的节点来调度这个 Pod。

① 节点增加标签

[root@master01 affinity]# kubectl label nodes node01 fql=a
node/node01 labeled
[root@master01 affinity]# kubectl label nodes node02 fql=b
node/node02 labeled
[root@master01 affinity]# kubectl get nodes --show-labels
NAME       STATUS   ROLES                  AGE   VERSION    LABELS
master01   Ready    control-plane,master   12d   v1.20.11   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=master01,kubernetes.io/os=linux,node-role.kubernetes.io/control-plane=,node-role.kubernetes.io/master=
node01     Ready    <none>                 11d   v1.20.11   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,fql=a,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=node01,kubernetes.io/os=linux
node02     Ready    <none>                 11d   v1.20.11   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,fql=b,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=node02,kubernetes.io/os=linux

② 编辑 yaml 文件

[root@master01 affinity]# vim pod2.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: affinity
  labels:
    app: node-affinity-pod
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: soscscs/myapp:v1
  affinity:                 # 定义了Pod的亲和性设置
    nodeAffinity:           # 指定了节点亲和性
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 软策略
      - weight: 1           # 权重为1
        preference:         # 定义了节点亲和性的偏好设置
          matchExpressions: # 定义了匹配表达式，用于指定节点选择的条件
          - key: fql        # 指定了匹配的键
            operator: In    # 节点的主机名必须在指定的值列表中
            values:
            - a
# 指定了匹配的值列表，这里只有一个值"node03"，表示偏好选择主机名为"node03"的节点

③ 启动 pod

[root@master01 affinity]# kubectl delete -f pod1.yaml

④ 查看 pod 节点详情信息

[root@master01 affinity]# kubectl get pod -o wide
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
affinity   1/1     Running   0          8s    10.244.1.31   node01   <none>           <none>

⑤ 修改 volume 值

 values:
   - c   # 实际上不存在c

⑥ 启动 pod 并查看详情信息

[root@master01 affinity]# kubectl apply -f pod2.yaml
pod/affinity created
[root@master01 affinity]# kubectl get pod -o wide
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
affinity   1/1     Running   0          4s    10.244.1.32   node01   <none>           <none>

这里得到的结果并不明显，软策略下无法选择主机名为"node03"的节点来调度这个，会选择其他可用的节点。

示例3：node 软策略权重配置

设置多条软策略不同的权重，查看调用情况。

对应调度标签键值为：fql:a 的权重为10；对应调度标签键值为：fql:b 的权重为20；

① 编辑 yaml 文件

[root@master01 affinity]# vim pod3.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: affinity
  labels:
    app: node-affinity-pod
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: soscscs/myapp:v1
  affinity:
    nodeAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 10
        preference:
          matchExpressions:
          - key: fql
            operator: In
            values:
            - a
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 20
        preference:
          matchExpressions:
          - key: fql
            operator: In
            values:
            - b

② 创建 pod

[root@master01 affinity]# kubectl apply -f pod3.yaml
pod/affinity created

③ 查看 pod 详情信息

[root@master01 affinity]# kubectl get pod -o wide
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
affinity   1/1     Running   0          3s    10.244.2.11   node02   <none>           <none>

由此可见，即使标签键值为：fql:b 的调度任务在 yaml 文件下面，只要权重大，则会被调用。

示例4：node 硬策略软策略组合

硬策略对应调度标签键值为：fql:a 的 node；软策略对应调度标签键值为：fql:b 的 node；

① 编辑 yaml 文件

[root@master01 affinity]# vim pod4.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: affinity
  labels:
    app: node-affinity-pod
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: soscscs/myapp:v1
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: fql
            operator: In
            values:
            - a
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        preference:
          matchExpressions:
          - key: fql
            operator: In
            values:
            - b

② 创建 pod

[root@master01 affinity]# kubectl apply -f pod4.yaml
pod/affinity created
[root@master01 affinity]# kubectl get pod -o wide
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
affinity   1/1     Running   0          3s    10.244.1.33   node01   <none>           <none>

由于优先满足硬策略，可以看见调到到 node01上。

③ 再次创建新的 pod

[root@master01 affinity]# vim pod4.yaml
metadata:
  name: affinity-01

[root@master01 affinity]# kubectl apply -f pod4.yaml
pod/affinity-01 created
[root@master01 affinity]# kubectl get pod -o wide
NAME          READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
affinity      1/1     Running   0          27s   10.244.1.33   node01   <none>           <none>
affinity-01   1/1     Running   0          3s    10.244.1.34   node01   <none>           <none>
[root@master01 affinity]# vim pod1.yaml

由于优先满足硬策略，可以看见并未轮询调度，依然调到到 node01上。

示例5：node 硬策略软策略组合，硬策略条件不满足

硬策略对应调度标签键值为：fql:c 的 node（实际并不存在）；软策略对应调度标签键值为：fql:b 的 node；

① 编辑 yaml 文件

[root@master01 affinity]# kubectl delete -f pod4.yaml
[root@master01 affinity]# kubectl delete -f pod4.yaml

[root@master01 affinity]# vim pod4.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: affinity
  labels:
    app: node-affinity-pod
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: soscscs/myapp:v1
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: fql
            operator: In
            values:
            - c
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        preference:
          matchExpressions:
          - key: fql
            operator: In
            values:
            - b

② 创建 pod

[root@master01 affinity]# kubectl apply -f pod4.yaml
pod/affinity created

③ 查看 pod 详情信息

[root@master01 affinity]# kubectl get pod -o wide
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP       NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
affinity   0/1     Pending   0          3s    <none>   <none>   <none>           <none>

如果把硬策略和软策略合在一起使用，则要先满足硬策略之后才会满足软策略；这里硬策略不满足，所以处于 Pending 状态。

6. Pod 亲和性与反亲和性

6.1 概述

在 Kubernetes 中，亲和性是一种指导 Pod 如何与节点进行交互的机制。亲和性可以帮助您控制 Pod 的调度行为，包括节点亲和性（Node Affinity）、Pod 亲和性（Pod Affinity）。可以约束一个 Pod 以便限制其只能在特定的节点上运行，或优先在特定的节点上运行。

节点反亲和性与节点亲和性相反，它用来避免 Pod 被调度到具有特定标签的节点上，这有助于实现高可用性和资源隔离。

6.2 node 亲和性、pod 亲和性与反亲和性对比

调度策略	匹配标签	操作符	拓扑域支持	调度目标
nodeAffinity	主机	In, NotIn, Exists,DoesNotExist, Gt, Lt	否	指定主机
podAffinity	Pod	In, NotIn, Exists,DoesNotExist	是	Pod与指定Pod同一拓扑域
podAntiAffinity	Pod	In, NotIn, Exists,DoesNotExist	是	Pod与指定Pod不在同一拓扑域

6.3 亲和性示例

使用 Pod 亲和性调度，创建多个 Pod 资源。

topologyKey 是节点标签的键。如果两个节点使用此键标记并且具有相同的标签值，则调度器会将这两个节点视为处于同一拓扑域中。调度器试图在每个拓扑域中放置数量均衡的 Pod。

① 创建一个标签为 app=myapp01 的 Pod

创建一个带有标签的 Pod，观察调度在哪个节点上。

[root@master01 affinity]# vim demo01.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp01
  labels:
    app: myapp01
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: soscscs/myapp:v1

② 启动 pod myapp01

[root@master01 affinity]# kubectl apply -f demo01.yaml
pod/myapp01 created
[root@master01 affinity]# kubectl get pod -o wide
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
myapp01   1/1     Running   0          3s    10.244.1.35   node01   <none>           <none>

③ 采用硬策略关联标签为 app: myapp01 的 pod

Pod 之间的调度约束，要求在调度 Pod 时，必须满足以下条件：Pod 的标签中包含 app=myapp01。这样的设置可以确保在调度 Pod 时，只有满足特定标签条件的节点才会被考虑。

[root@master01 affinity]# vim demo02.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp02
  labels:
    app: myapp02
spec:
  containers:
  - name: myapp02
    image: soscscs/myapp:v1
  affinity:                 # Pod的亲和性设置，用于指定Pod的调度约束
    podAffinity:            # Pod的亲和性规则
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 硬策略
      - labelSelector:      # 用于选择标签的规则
          matchExpressions: # 这是匹配表达式的列表
          - key: app        # 要匹配的标签键
            operator: In    # 匹配标签键值中的任意一个
            values:         # 匹配的标签值列表
            - myapp01       # 要匹配的标签值
        topologyKey: fql    # 用于指定拓扑域的键，用于确定在哪些节点上进行亲和性约束

④ 启动 pod myapp02

[root@master01 affinity]# kubectl apply -f demo02.yaml
pod/myapp02 created
[root@master01 affinity]# kubectl get pod -o wide
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
myapp01   1/1     Running   0          35m   10.244.1.35   node01   <none>           <none>
myapp02   1/1     Running   0          3s    10.244.1.36   node01   <none>           <none>

⑤ 再次创建新的 pod myapp03

[root@master01 affinity]# vim demo02.yaml
metadata:
  name: myapp03

[root@master01 affinity]# kubectl apply -f demo02.yaml
pod/myapp03 created
[root@master01 affinity]# kubectl get pod -o wide
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
myapp01   1/1     Running   0          38m     10.244.1.35   node01   <none>           <none>
myapp02   1/1     Running   0          3m10s   10.244.1.36   node01   <none>           <none>
myapp03   1/1     Running   0          2s      10.244.1.37   node01   <none>           <none>

⑥ 修改 node02 标签，使得与 node01 在同一拓扑域

[root@master01 affinity]# kubectl label nodes node02 --overwrite fql=a
node/node02 labeled
[root@master01 affinity]# kubectl get node --show-labels 
NAME       STATUS   ROLES                  AGE   VERSION    LABELS
master01   Ready    control-plane,master   12d   v1.20.11   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=master01,kubernetes.io/os=linux,node-role.kubernetes.io/control-plane=,node-role.kubernetes.io/master=
node01     Ready    <none>                 12d   v1.20.11   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,fql=a,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=node01,kubernetes.io/os=linux
node02     Ready    <none>                 12d   v1.20.11   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,fql=a,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=node02,kubernetes.io/os=linux

⑦ 再次创建新的 pod myapp04，观察调度情况

[root@master01 affinity]# kubectl apply -f demo02.yaml
pod/myapp04 created
[root@master01 affinity]# kubectl get pod -o wide
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
myapp01   1/1     Running   0          49m   10.244.1.35   node01   <none>           <none>
myapp02   1/1     Running   0          13m   10.244.1.36   node01   <none>           <none>
myapp03   1/1     Running   0          10m   10.244.1.37   node01   <none>           <none>
myapp04   1/1     Running   0          6s    10.244.2.12   node02   <none>           <none>

在同一拓扑域，按照轮询的机制，此时新的 pod 将调度到 node02。

6.4 反亲和性示例

Pod 反亲和性（Pod Anti-Affinity）是用来确保 Kubernetes 中的 Pod 不会与某些特定标签的 Pod 调度到同一节点上的规则。

示例1：软策略

① 创建 yaml

[root@master01 affinity]# vim demo03.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp10
  labels:
    app: myapp10
spec:
  containers:
  - name: myapp10
    image: soscscs/myapp:v1
  affinity:                   # 定义了Pod之间的亲和性设置
    podAntiAffinity:          # Pod之间的反亲和性规则
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 软策略
      - weight: 100           # 优先级权重为100
        podAffinityTerm:      # 指定了关于Pod亲和性的条件
          labelSelector:      # 标签选择器，用于选择具有特定标签的Pod
            matchExpressions: # 匹配表达式列表
            - key: app        # 要匹配的标签键为app
              operator: In    # 标签的值必须在指定的值列表中
              values:      
              - myapp01       # 标签的值必须为myapp01
          topologyKey: fql    # 指定拓扑域的键

② 创建 pod

[root@master01 affinity]# kubectl label nodes node02 --overwrite fql=b

[root@master01 affinity]# kubectl apply -f demo03.yaml 
[root@master01 affinity]# kubectl get pod -o wide
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
myapp01   1/1     Running   0          51s   10.244.1.41   node01   <none>           <none>
myapp02   1/1     Running   0          24s   10.244.1.42   node01   <none>           <none>
myapp10   1/1     Running   0          4s    10.244.2.13   node02   <none>           <none>

如果节点处于 Pod 所在的同一拓扑域且具有键“app”和值“myapp01”的标签，则该 pod 不应将其调度到该节点上。（如果 topologyKey 为 fql，则意味着当节点和具有键 “app”和值“myapp01”的 Pod 处于相同的拓扑域，Pod 不能被调度到该节点上。）

示例2：硬策略

① 创建 yaml

[root@master01 affinity]# vim demo4.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp20
  labels:
    app: myapp20
spec:
  containers:
  - name: myapp20
    image: soscscs/myapp:v1
  affinity:
    podAntiAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In
            values:
            - myapp01
        topologyKey: fql

② 创建 pod

[root@master01 affinity]# kubectl label nodes node02 --overwrite fql=a

[root@master01 affinity]# kubectl apply -f demo4.yaml 
pod/myapp20 created
[root@master01 affinity]# kubectl get pod -o wide
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
myapp01   1/1     Running   0          9m2s    10.244.1.41   node01   <none>           <none>
myapp02   1/1     Running   0          8m35s   10.244.1.42   node01   <none>           <none>
myapp10   1/1     Running   0          8m15s   10.244.2.13   node02   <none>           <none>
myapp20   0/1     Pending   0          5s      <none>        <none>   <none>           <none>

由于指定 Pod 所在的 node01 节点上具有带有键 fql 和标签值 a 的标签，node02 也有这个 kgc=a的标签，所以 node01 和 node02 是在一个拓扑域中，反亲和要求新 Pod 与指定 Pod 不在同一拓扑域，所以新 Pod 没有可用的 node 节点，即为 Pending 状态。