目录

一、pod生命周期

1.1.pod生命周期含义

1.2.Pod 生命周期/启动过程

二、调度约束

2.1.调度约束是什么

2.2.Pod 启动典型创建过程（工作机制）

三、调度过程介绍

3.1.Scheduler 是 kubernetes 的调度器

3.2. 调度策略

3.2.1 分类

3.2.2 Predicate（预选）常见算法

3.2.3 priorities（优选）常见算法

3.3.指定调度节点

3.3.1.nodeName 调度

3.3.2.nodeSelector 调度

 区别

3.4.k8s 节点的标签管理

3.5.node 亲和性

3.6. 节点亲和性（Node Affinity）

3.7.Pod 亲和性（Pod Affinity）

3.8.硬策略和软策略 

3.8.1.硬策略

3.8.2.软策略

3.9.键值运算关系

3.10.示例

3.10.1.node 硬策略

3.10.2.node 软策略 

3.10.3.node 软策略权重配置

3.10.4.node 硬策略软策略组合

3.10.5.node 硬策略软策略组合，硬策略条件不满足

3.11. Pod 亲和性与反亲和性

3.11.1. node 亲和性、pod 亲和性与反亲和性对比

3.11.2. 亲和性示例

3.11.3.反亲和性示例

一、pod生命周期

1.1.pod生命周期含义

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。

1.2.Pod 生命周期/启动过程

收到kubectl指令-->初始化容器（init container），生成文件(init可以有多个，但是不可以同时运行)-->创建容器成功-->start容器-->readnessProbe(就绪性特征)：就绪检测--> liveness Probe (存活性探针)：生存检测-->stop容器 


    Pause 阶段：当 Pod 中的容器被暂停时，Pod 会进入 Pause 阶段。这通常发生在节点上发生调度变化时，为了确保容器状态的一致性，Pod 会被暂停并且等待恢复。

    Init 阶段：如果 Pod 中定义了 Init 容器，那么在主容器启动之前，Init 容器会先启动并执行其初始化任务。Pod 进入 Init 阶段直到所有 Init 容器都成功完成。

    应用启动阶段：一旦所有的 Init 容器成功完成，主容器将会启动并开始执行应用程序。

    存活阶段：Pod 中的容器正在运行，并且没有出现致命错误，此时 Pod 处于存活状态。

    就绪阶段：Pod 中的容器已经准备好接收流量。如果 Pod 中的所有容器都已经就绪，那么整个 Pod 就处于就绪状态，可以开始接收请求。

二、调度约束

2.1.调度约束是什么

Kubernetes 是通过 List-Watch 的机制进行每个组件的协作，保持数据同步的，每个组件之间的设计实现了解耦。

用户是通过 kubectl 根据配置文件，向 APIServer 发送命令，在 Node 节点上面建立 Pod 和 Container。
APIServer 经过 API 调用，权限控制，调用资源和存储资源的过程，实际上还没有真正开始部署应用。这里    需要 Controller Manager、Scheduler 和 kubelet 的协助才能完成整个部署过程。

在 Kubernetes 中，所有部署的信息都会写到 etcd 中保存。实际上 etcd 在存储部署信息的时候，会发送 Create 事件给 APIServer，而 APIServer 会通过监听（Watch）etcd 发过来的事件。其他组件也会监听（Watch）APIServer 发出来的事件。

2.2.Pod 启动典型创建过程（工作机制）

 

（1）这里有三个 List-Watch，分别是 Controller Manager（运行在 Master），Scheduler（运行在 Master），kubelet（运行在 Node）。 他们在进程已启动就会监听（Watch）APIServer 发出来的事件。

（2）用户通过 kubectl 或其他 API 客户端提交请求给 APIServer 来建立一个 Pod 对象副本。

（3）APIServer 尝试着将 Pod 对象的相关元信息存入 etcd 中，待写入操作执行完成，APIServer 即会返回确认信息至客户端。

（4）当 etcd 接受创建 Pod 信息以后，会发送一个 Create 事件给 APIServer。

（5）由于 Controller Manager 一直在监听（Watch，通过https的6443端口）APIServer 中的事件。此时 APIServer 接受到了 Create 事件，又会发送给 Controller Manager。

（6）Controller Manager 在接到 Create 事件以后，调用其中的 Replication Controller 来保证 Node 上面需要创建的副本数量。一旦副本数量少于 RC 中定义的数量，RC 会自动创建副本。总之它是保证副本数量的 Controller（PS：扩容缩容的担当）。

（7）在 Controller Manager 创建 Pod 副本以后，APIServer 会在 etcd 中记录这个 Pod 的详细信息。例如 Pod 的副本数，Container 的内容是什么。

（8）同样的 etcd 会将创建 Pod 的信息通过事件发送给 APIServer。

（9）由于 Scheduler 在监听（Watch）APIServer，并且它在系统中起到了“承上启下”的作用，“承上”是指它负责接收创建的 Pod 事件，为其安排 Node；“启下”是指安置工作完成后，Node 上的 kubelet 进程会接管后继工作，负责 Pod 生命周期中的“下半生”。 换句话说，Scheduler 的作用是将待调度的 Pod 按照调度算法和策略绑定到集群中 Node 上。

（10）Scheduler 调度完毕以后会更新 Pod 的信息，此时的信息更加丰富了。除了知道 Pod 的副本数量，副本内容。还知道部署到哪个 Node 上面了。并将上面的 Pod 信息更新至 API Server，由 APIServer 更新至 etcd 中，保存起来。

（11）etcd 将更新成功的事件发送给 APIServer，APIServer 也开始反映此 Pod 对象的调度结果。

（12）kubelet 是在 Node 上面运行的进程，它也通过 List-Watch 的方式监听（Watch，通过https的6443端口）APIServer 发送的 Pod 更新的事件。kubelet 会尝试在当前节点上调用 Docker 启动容器，并将 Pod 以及容器的结果状态回送至 APIServer。

（13）APIServer 将 Pod 状态信息存入 etcd 中。在 etcd 确认写入操作成功完成后，APIServer将确认信息发送至相关的 kubelet，事件将通过它被接受。

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

3.1.Scheduler 是 kubernetes 的调度器

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

Sheduler 是作为单独的程序运行的，启动之后会一直监听 APIServer，获取 spec.nodeName 为空的 pod，对每个 pod 都会创建一个 binding，表明该 pod 应该放到哪个节点上。

3.2. 调度策略

3.2.1 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。

3.2.2 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。 

3.2.3 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。

3.3.指定调度节点

3.3.1.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

vim myapp.yaml
apiVersion: apps/v1  
kind: Deployment  
metadata:
  name: myapp
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
    spec:
      nodeName: node01
      containers:
      - name: myapp
        image: soscscs/myapp:v1
        ports:
        - containerPort: 80
		
kubectl apply -f myapp.yaml

kubectl get pods -o wide
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
myapp-6bc58d7775-6wlpp   1/1     Running   0          14s   10.244.1.25   node01   <none>           <none>
myapp-6bc58d7775-szcvp   1/1     Running   0          14s   10.244.1.26   node01   <none>           <none>
myapp-6bc58d7775-vnxlp   1/1     Running   0          14s   10.244.1.24   node01   <none>           <none>

//查看详细事件（发现未经过 scheduler 调度分配）
kubectl describe pod myapp-6bc58d7775-6wlpp
......
 Type    Reason   Age   From             Message
  ----    ------   ----  ----             -------
  Normal  Pulled   95s   kubelet, node01  Container image "soscscs/myapp:v1" already present on machine
  Normal  Created  99s   kubelet, node01  Created container nginx
  Normal  Started  99s   kubelet, node01  Started container nginx

3.3.2.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

 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

3.4.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）

3.5.node 亲和性

网址：

将 Pod 指派给节点 | Kubernetes

3.6. 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

3.7.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

3.8.硬策略和软策略 

3.8.1.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。

3.8.2.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

3.9.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

3.10.示例

3.10.1.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]

3.10.2.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。

3.10.3.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。

3.10.4.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。 

3.10.5.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。

3.11. Pod 亲和性与反亲和性

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。

3.11.1. 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
podAffinityPodIn, NotIn, Exists,DoesNotExist是Pod与指定Pod同一拓扑域
podAntiAffinityPodIn, NotIn, Exists,DoesNotExist是Pod与指定Pod不在同一拓扑域

3.11.2. 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。

3.11.3.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。

# kubernetes # java # 容器
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