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

接下来，实验一下: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

NodeSelector

1.首先分别为node节点添加标签
[root@master ~]# kubectl label nodes node1 nodeenv=pro
node/node2 labeled
[root@master ~]# kubectl label nodes node2 nodeenv=test
node/node2 labeled

2 创建-个pod-nodeselector.yaml文件，并使用它创建Pod
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
 name: pod-nodeselector
 namespace: dev
spec :
 containerers:
 - 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

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

硬限制，匹配不上规则直接部署失败

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
#重点看下面的配置
 affinity: #亲和性设置，和containers同级
  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" ]

软限制，不满足条件也可以调度成功

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" ]

NodeAffinity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

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

2.创建pod-podaffinity-required.yaml，内容如下:
apiVersiqn: 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: podeny
         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

podAntiAffinity

反亲和性和亲和性配置差不多，只是单词变了，反亲和性就是我不和有指定标签的pod部署在一起

污点和容忍

污点

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: 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:
1.准备节点node1(为了演示效果更加明显，暂时停止node2节点)
2.为node1节点设置一个污点:tag=test:PreferNoSchedule;然后创建pod1( pod1 可以)
3.修改为node1节点设置一个污点: tag=test:NoSchedule;然后创建pod2( pod1 正常 pod2 失败)
4.修改为node1节点设置一个污点:tag=test:NoExecute;然后创建pod3(3个pod都失败)

#为node1设置污点(PreferNoSchedule)
[root@master ~]# kubectl taint nodes node1 tag=test:PreferNoSchedule

其他的就不演示了

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

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:
1.上一小节，已经在node1节点上打上了 NoExecute 的泽点，此时pod是调度不上去的
2.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-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”# 操作符
    value:"test"#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

下面看一下容忍的详细配置:
[root@master ~]# 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value
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