文章目录

  • 一、k8s调度简介
  • 二、影响kubernetes调度的因素
  • 1.nodeName
  • 2.nodeSelector
  • 3.亲和与反亲和
  • (1)node亲和:nodeaffinity
  • (2)pod 亲和:podaffinity
  • (3)pod 反亲和：podantiaffinity
  • 4.Taints：污点
  • 5.cordon、drain、delete


一、k8s调度简介

调度框架：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/scheduling-eviction/scheduling-framework/ 调度策略：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/reference/scheduling/policies/

  • 调度器通过 kubernetes 的 watch 机制来发现集群中新创建且尚未被调度到 Node 上的 Pod。调度器会将发现的每一个未调度的 Pod 调度到一个合适的 Node 上来运行。
  • kube-scheduler 是 Kubernetes 集群的默认调度器，并且是集群控制面的一部分。如果真的希望或者有这方面的需求，kube-scheduler 在设计上是允许你自己写一个调度组件并替换原有的 kube-scheduler。
  • 在做调度决定时需要考虑的因素包括：单独和整体的资源请求、硬件/软件/策略限制、亲和以及反亲和要求(使用更多)、数据局域性、负载间的干扰等等。

二、影响kubernetes调度的因素

1.nodeName

  • nodeName 是节点选择约束的最简单方法，但一般不推荐。如果 nodeName 在 PodSpec 中指定了，则它优先于其他的节点选择方法。
  • 使用 nodeName 来选择节点的一些限制：（都会报错）
    如果指定的节点不存在。
    如果指定的节点没有资源来容纳 pod，则pod 调度失败。
    云环境中的节点名称并非总是可预测或稳定的。
[root@k8s2 node]# vim nodename.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx

spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
  nodeName: k8s3		       #指定server3;如果找不到指定的节点pod会出现pending
[root@k8s2 node]# kubectl apply -f nodename.yaml

yarn调度和看k8s容器调度 k8s调度原理_docker


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[root@k8s2 node]# kubectl delete -f nodename.yaml

2.nodeSelector

  • nodeSelector 是节点选择约束的最简单推荐形式。(标签优先调度到哪里下次还在哪里)。如果俩个同时有标签，但是一个的资源不够，才会调度到另一个主机上。
  • 给选择的节点添加标签：
    kubectl label nodes server2 disktype=ssd
[root@k8s2 node]# vim nodeselector.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
  nodeSelector:                                        ##标签disktype: ssd
    disktype: ssd

[root@k8s2 node]# kubectl label  nodes k8s4 disktype=ssd         ##加标签
[root@k8s2 node]# kubectl label  nodes k8s3 disktype=ssd         ##加标签

[root@k8s2 node]# kubectl apply -f nodeselector.yaml

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[root@k8s2 node]# kubectl delete -f nodeselector.yaml

3.亲和与反亲和

官网:https://v1-25.docs.kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/scheduling-eviction/assign-pod-node/node和pod亲和如果同时存在且发生冲突，会报错！

(1)node亲和:nodeaffinity

  • 亲和与反亲和。nodeSelector 提供了一种非常简单的方法来将 pod 约束到具有特定标签的节点上。亲和/反亲和功能极大地扩展了你可以表达约束的类型。
    你可以发现规则是“软”/“偏好”，而不是硬性要求，因此，如果调度器无法满足该要求，仍然调度该 pod
    你可以使用节点上的 pod 的标签来约束，而不是使用节点本身的标签，来允许哪些 pod 可以或者不可以被放置在一起。
  • 节点亲和(仅作用于调度期间)
    requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 必须满足
    preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 倾向满足
  • IgnoreDuringExecution 表示如果在Pod运行期间Node的标签发生变化，导致亲和性策略不能满足，则继续运行当前的Pod。
  • nodeaffinity还支持多种规则匹配条件的配置如
    In：label 的值在列表内
    NotIn：label 的值不在列表内
    Gt：label 的值大于设置的值，不支持Pod亲和性
    Lt：label 的值小于设置的值，不支持pod亲和性
    Exists：设置的label 存在
    DoesNotExist：设置的 label 不存在
[root@k8s2 node]# vim nodeaffinity.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: node-affinity
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:                      ## 必须满足
           nodeSelectorTerms:                                                            ##节点选择
           - matchExpressions:                                                     ##匹配kv
             - key: disktype
               operator: In
               values:                                                      ##ssd或fc
                 - ssd
                 - fc

      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:        ##倾向满足
      - weight: 1                                                            ##权重（可以定向多种倾向满足类型）
        preference:
          matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/hostname                      ##key
            operator: NotIn                                     ##不在列表内
            values:  
            - k8s3                                                      ##key的值

[root@k8s2 node]# kubectl apply -f nodeaffinity.yaml

[root@k8s2 node]# kubectl describe pod node-affinity

yarn调度和看k8s容器调度 k8s调度原理_容器_02


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[root@k8s2 node]# kubectl delete -f nodeaffinity.yaml

(2)pod 亲和:podaffinity

pod 亲和性和反亲和性
podAffinity 主要解决POD可以和哪些POD部署在同一个拓扑域中的问题（拓扑域用主机标签实现，可以是单个主机，也可以是多个主机组成的cluster、zone等。）
podAntiAffinity主要解决POD不能和哪些POD部署在同一个拓扑域中的问题。它们处理的是Kubernetes集群内部POD和POD之间的关系。
Pod 间亲和与反亲和在与更高级别的集合（例如 ReplicaSets，StatefulSets，Deployments 等）一起使用时，它们可能更加有用。可以轻松配置一组应位于相同定义拓扑（例如，节点）中的工作负载。
Pod 间亲和与反亲和需要大量的处理，这可能会显著减慢大规模集群中的调度。

[root@k8s2 node]# vim podaffinity.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment                         ##创建控制器
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
      affinity:                                                        ##
        podAffinity:                                                      ##pod亲和
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:   ##必须满足
          - labelSelector:
              matchExpressions:
              - key: app                                                             ##app=nginx的pod
                operator: In
                values:
                - nginx
            topologyKey: "kubernetes.io/hostname"               ##

[root@k8s2 node]# kubectl apply -f podaffinity.yaml

yarn调度和看k8s容器调度 k8s调度原理_docker_03

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[root@k8s2 node]# kubectl delete -f podaffinity.yaml

(3)pod 反亲和：podantiaffinity

[root@k8s2 node]# vim podantiaffinity.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
      affinity:
        podAntiAffinity:                          ##比较亲和，加了Anti
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:    ##
          - labelSelector:
              matchExpressions:
              - key: app
                operator: In
                values:
                - nginx
            topologyKey: "kubernetes.io/hostname"

[root@k8s2 node]# kubectl apply -f podantiaffinity.yaml

反亲和生效：

yarn调度和看k8s容器调度 k8s调度原理_yarn调度和看k8s容器调度_04


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[root@k8s2 node]# kubectl delete -f podantiaffinity.yaml

4.Taints：污点

  • NodeAffinity节点亲和性，是Pod上定义的一种属性，使Pod能够按我们的要求调度到某个Node上，而Taints则恰恰相反，它可以让Node拒绝运行Pod，甚至驱逐Pod。
  • Taints(污点)是Node的一个属性，设置了Taints后，所以Kubernetes是不会将Pod调度到这个Node上的，于是Kubernetes就给Pod设置了个属性Tolerations(容忍)，只要Pod能够容忍Node上的污点，那么Kubernetes就会忽略Node上的污点，就能够(不是必须)把Pod调度过去。
  • 可以使用命令 kubectl taint 给节点增加一个 taint：
    $ kubectl taint nodes node1 key=value:NoSchedule //创建
    $ kubectl describe nodes server1 |grep Taints //查询
    $ kubectl taint nodes node1 key:NoSchedule- //删除
    其中[effect] 可取值： [ NoSchedule | PreferNoSchedule | NoExecute ]
    NoSchedule：POD 不会被调度到标记为 taints 节点。
    PreferNoSchedule：NoSchedule 的软策略版本。
    NoExecute：该选项意味着一旦 Taint 生效，如该节点内正在运行的 POD 没有对应 Tolerate 设置，会直接被逐出。
  • tolerations中定义的key、value、effect，要与node上设置的taint保持一直：
    如果 operator 是 Exists ，value可以省略。
    如果 operator 是 Equal ，则key与value之间的关系必须相等。
    如果不指定operator属性，则默认值为Equal。
    还有两个特殊值：
    当不指定key，再配合Exists 就能匹配所有的key与value ，可以容忍所有污点。
    当不指定effect ，则匹配所有的effect。
[root@k8s2 node]# vim taint.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: web
  name: web
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: web
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web
    spec:
      containers:
      - image: nginx
        name: nginx

[root@k8s2 node]# kubectl apply -f taint.yaml

yarn调度和看k8s容器调度 k8s调度原理_docker_05


设置taint

[root@k8s2 pod]# kubectl taint node k8s3 k1=v1:NoSchedule

[root@k8s2 pod]# kubectl describe nodes k8s3 |grep Tain

Taints: k1=v1:NoSchedule[root@k8s2 pod]# kubectl scale deployment web --replicas 6

原来在k8s3的pod会继续运行，不会驱离：

yarn调度和看k8s容器调度 k8s调度原理_yarn调度和看k8s容器调度_06


[root@k8s2 pod]# kubectl taint node k8s3 k1=v1:NoExecute

node/k8s3 tainted

[root@k8s2 pod]# kubectl describe nodes k8s3 |grep Tain

Taints: k1=v1:NoExecute

yarn调度和看k8s容器调度 k8s调度原理_docker_07


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[root@k8s2 node]# kubectl delete -f taint.yaml

设置容忍 tolerations

[root@k8s2 node]# vim taint.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: web
  name: web
spec:
  replicas: 6
  selector:
    matchLabels:
      app: web
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web
    spec:
      tolerations:                                   ##针对容器容忍
      - operator: Exists                             ##Exists存在，匹配所有
        effect: NoSchedule                           ##指定污点（也可以不指定）
      #- operator: Exists
      #  effect: NoExecute
      containers:
      - image: nginx
        name: nginx

[root@k8s2 node]# kubectl apply -f taint.yaml

yarn调度和看k8s容器调度 k8s调度原理_kubernetes_08


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[root@k8s2 node]# kubectl delete -f taint.yaml

容忍所有taints

[root@k8s2 node]# vim taint.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: web
  name: web
spec:
  replicas: 6
  selector:
    matchLabels:
      app: web
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web
    spec:
      tolerations:                                ##
      - operator: Exists                            ##匹配所有
      containers:
      - image: nginx
        name: nginx

[root@k8s2 node]# kubectl apply -f taint.yaml

yarn调度和看k8s容器调度 k8s调度原理_kubernetes_09


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[root@k8s2 node]# kubectl delete -f taint.yaml

删除taints:

[root@k8s2 node]# kubectl taint node k8s3 k1-

5.cordon、drain、delete

  • 影响Pod调度的指令还有：cordon、drain、delete，后期创建的pod都不会被调度到该节点上，但操作的暴力程度不一样。
  • cordon 停止调度：
    影响最小，只会将node调为SchedulingDisabled，新创建pod，不会被调度到该节点，节点原有pod不受影响，仍正常对外提供服务。
    $ kubectl cordon server3
    $ kubectl get node
    NAME STATUS ROLES AGE VERSION
    server1 Ready 29m v1.17.2
    server2 Ready 12d v1.17.2
    server3 Ready,SchedulingDisabled 9d v1.17.2
    $ kubectl uncordon server3 //恢复
  • drain 驱逐节点：
    首先驱逐node上的pod，在其他节点重新创建，然后将节点调为SchedulingDisabled。
    $ kubectl drain server3 ##驱逐节点
    node/server3 cordoned
    evicting pod “web-1”
    evicting pod “coredns-9d85f5447-mgg2k”
    pod/coredns-9d85f5447-mgg2k evicted
    pod/web-1 evicted
    node/server3 evicted
    $ kubectl uncordon server3 ##解除
  • delete 删除节点：
    最暴力的一个，首先驱逐node上的pod，在其他节点重新创建，然后，从master节点删除该node，master失去对其控制，如要恢复调度，需进入node节点，重启kubelet服务
    $ kubectl delete node server3
    $ systemctl restart kubelet //基于node的自注册功能,恢复使用

[root@k8s2 node]# kubectl create deployment demo --image nginx --replicas 3

yarn调度和看k8s容器调度 k8s调度原理_yarn调度和看k8s容器调度_10


[root@k8s2 node]# kubectl cordon k8s3

[root@k8s2 node]# kubectl get node

NAME STATUS ROLES AGE VERSION

k8s2 Ready control-plane 22d v1.24.0

k8s3 Ready,SchedulingDisabled 22d v1.24.0

k8s4 Ready 22d v1.24.0[root@k8s2 node]# kubectl scale deployment demo --replicas 6

已经运行的pod不会影响：

yarn调度和看k8s容器调度 k8s调度原理_nginx_11


[root@k8s2 node]# kubectl drain k8s3 --ignore-daemonsets

yarn调度和看k8s容器调度 k8s调度原理_nginx_12

[root@k8s2 node]# kubectl delete nodes k8s3
[root@k8s2 node]# kubectl get node
NAME   STATUS   ROLES           AGE   VERSION
k8s2   Ready    control-plane   22d   v1.25.0
k8s4   Ready    <none>          22d   v1.25.0

k8s3节点重启kubelet服务重新加入集群
[root@k8s3 ~]# systemctl restart kubelet
[root@k8s2 node]# kubectl get node
NAME   STATUS   ROLES           AGE   VERSION
k8s2   Ready    control-plane   22d   v1.25.0
k8s3   Ready    <none>          17s   v1.25.0
k8s4   Ready    <none>          22d   v1.25.0