kubernetes中pod資源的調(diào)度-創(chuàng)新互聯(lián)

kubernetes簡介

成都創(chuàng)新互聯(lián)專業(yè)IDC數(shù)據(jù)服務(wù)器托管提供商，專業(yè)提供成都服務(wù)器托管，服務(wù)器租用，四川移動機房托管，四川移動機房托管，成都多線服務(wù)器托管等服務(wù)器托管服務(wù)。

kubernetes，簡稱K8s，是用8代替8個字符“ubernete”而成的縮寫。是一個開源的，用于管理云平臺中多個主機上的容器化的應(yīng)用，Kubernetes的目標(biāo)是讓部署容器化的應(yīng)用簡單并且高效（powerful）,Kubernetes提供了應(yīng)用部署，規(guī)劃，更新，維護的一種機制。

Pod簡介

Pod是Kubernetes創(chuàng)建或部署的最小/最簡單的基本單位，一個Pod代表集群上正在運行的一個進程。

一個Pod封裝一個應(yīng)用容器（也可以有多個容器），存儲資源、一個獨立的網(wǎng)絡(luò)IP以及管理控制容器運行方式的策略選項。Pod代表部署的一個單位：Kubernetes中單個應(yīng)用的實例，它可能由單個容器或多個容器共享組成的資源。

通常情況下，使用的都是k8s默認(rèn)的調(diào)度調(diào)度方式，但是在有些情況下，我們需要將pod運行在具有特點的標(biāo)簽的node上才能都運行，這個時候，pod的調(diào)度策略就不能使用k8s默認(rèn)的調(diào)度策略了，這個時候，就需要指定調(diào)度策略，告訴k8s需要將pod調(diào)度到那些node（節(jié)點）上。

nodeSelector
常規(guī)情況下，會直接使用nodeSelector這種調(diào)度策略。labels（標(biāo)簽） 是k8s里面用來編標(biāo)記資源的一種常用的方式，我們可以給node標(biāo)記特殊的標(biāo)簽，然后nodeSelector會將pod調(diào)度到帶有指定labels的node上的。

下面看個示例：

首先，查看node的label信息，通過下面的命令查看的 node 的 label：

$ kubectl get nodes --show-labels
NAME    STATUS   ROLES   AGE    VERSION  LABELS
master   Ready   master   147d    v1.10.0  beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/hostname=master,node-role.kubernetes.io/master=
node02   Ready   <none>   67d    v1.10.0  beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,course=k8s,kubernetes.io/hostname=node02
node03   Ready   <none>   127d    v1.10.0  beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,jnlp=haimaxy,kubernetes.io/hostname=node03

然后，可以給node02節(jié)點新增一個label：

$ kubectl label nodes node02 com=yijiadashuju
node "node02" labeled

然后通過上面的--show-labels參數(shù)可以查看上述標(biāo)簽是否生效。當(dāng) node 被打上了相關(guān)標(biāo)簽后，在調(diào)度的時候就可以使用這些標(biāo)簽了，只需要在 Pod 的spec字段中添加nodeSelector字段，里面是我們需要被調(diào)度的節(jié)點的 label 即可。比如，要將 Pod 我們要強制調(diào)度到 node02 這個節(jié)點上去，可以使用 nodeSelector 來表示了：(pod-selector-demo.yaml)

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  labels:
   app: busybox-pod
  name: test-busybox
spec:
  containers:
  - command:
   - sleep
   - "3600"
   image: busybox
   imagePullPolicy: Always
   name: test-busybox
  nodeSelector:
   com: yijiadashuju

然后，執(zhí)行pod-selector-demo.yaml文件后，可以通過下面的命令查看pod運行的節(jié)點信息

kubectl get pod -o wide -n default

也可以使用description命令查看pod被調(diào)度到哪個節(jié)點上：

$ kubectl create -f pod-selector-demo.yaml
pod "test-busybox" created
$ kubectl describe pod test-busybox
Name:     test-busybox
Namespace:   default
Node:     node02/10.151.30.63
......
QoS Class:    BestEffort
Node-Selectors:  com=youdianzhishi
Tolerations:   node.kubernetes.io/not-ready:NoExecute for 300s
         node.kubernetes.io/unreachable:NoExecute for 300s
Events:
  Type   Reason         Age  From        Message
  ----   ------         ----  ----        -------
  Normal  SuccessfulMountVolume  55s  kubelet, node02   MountVolume.SetUp succeeded for volume "default-token-n9w2d"
  Normal  Scheduled        54s  default-scheduler  Successfully assigned test-busybox to node02
  Normal  Pulling         54s  kubelet, node02   pulling image "busybox"
  Normal  Pulled         40s  kubelet, node02   Successfully pulled image "busybox"
  Normal  Created         40s  kubelet, node02   Created container
  Normal  Started         40s  kubelet, node02   Started container

從上面的執(zhí)行結(jié)果可以看出，pod 通過默認(rèn)的 default-scheduler 調(diào)度器到了node02節(jié)點上。不過，這種調(diào)度方式屬于強制性的。如果node02上的資源不足，那么pod的狀態(tài)將會一直是pending狀態(tài)。這就是nodeselector的用法了。

通過上面的介紹，可以看出nodeselector使用起來非常方便，但是還有很多的不足，那就是不夠靈活，控制粒度偏大，在實際使用中還是有許多的不便。接下來一起看先親和性和反親和性調(diào)度。

親和性和反親和性調(diào)度

k8s的默認(rèn)調(diào)度流程實際上是經(jīng)過了兩個階段：predicates 和 priorities 。使用默認(rèn)的調(diào)度流程的話，k8s會將pod調(diào)度到資源充裕的節(jié)點上，使用nodeselector的調(diào)度方法，又會將pod調(diào)度具有指定標(biāo)簽的pod上。然后在實際生產(chǎn)環(huán)ongoing境中，我們需要將pod調(diào)度到具有默些label的一組node才能滿足實際需求，這個時候就需要nodeAffinity(節(jié)點親和性)、podAffinity(pod 親和性) 以及 podAntiAffinity(pod 反親和性)。

親和性可以分為具體可以細分為硬和軟兩種親和性，

軟親和性：如果調(diào)度的時候，沒有滿足要求，也可以繼續(xù)調(diào)度，即能滿足最好，不能也無所謂
硬親和性：是指調(diào)度的時候必須滿足特定的要求，如果不滿足，那么pod將不會被調(diào)度到當(dāng)前node

規(guī)則可以設(shè)置：
軟策略: preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

硬策略: requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

nodeAffinity 節(jié)點親和性
節(jié)點親和性主要是用來控制 pod 能部署在哪些節(jié)點上，以及不能部署在哪些節(jié)點上的。它可以進行一些簡單的邏輯組合了，不只是簡單的相等匹配。

接下來看一個示例，使用 Deployment 來管理3個 pod 副本，使用nodeAffinity控制 pod 的調(diào)度，如下例子：（node-affinity-demo.yaml）

apiVersion: apps/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: affinity
  labels:
   app: affinity
spec:
  replicas: 3
  revisionHistoryLimit: 15
  template:
   metadata:
    labels:
     app: affinity
     role: test
   spec:
    containers:
    - name: nginx
     image: nginx:1.7.9
     ports:
     - containerPort: 80
      name: nginxweb
    affinity:
     nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:  # 硬策略
       nodeSelectorTerms:
       - matchExpressions:
        - key: kubernetes.io/hostname
         operator: NotIn
         values:
         - node03
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:  # 軟策略
      - weight: 1
       preference:
        matchExpressions:
        - key: com
         operator: In
         values:
         - yijiadashuju

這個pod調(diào)度的時候，首先要求不能運行在node03節(jié)點上，但是如果有節(jié)點滿足labels為com：yijiadashuju 的話，就會優(yōu)先調(diào)度到這個節(jié)點上。

接下來看下節(jié)點信息：

$ kubectl get nodes --show-labels
NAME    STATUS   ROLES   AGE    VERSION  LABELS
master   Ready   master   154d    v1.10.0  beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/hostname=master,node-role.kubernetes.io/master=
node02   Ready   <none>   74d    v1.10.0  beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,com=yijiadashuju,course=k8s,kubernetes.io/hostname=node02
node03   Ready   <none>   134d    v1.10.0  beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,jnlp=haimaxy,kubernetes.io/hostname=node03

可以看到 node02 節(jié)點有com=yijiadashuju的 label，按要求會優(yōu)先調(diào)度到這個節(jié)點，接下來創(chuàng)建 pod，然后使用descirbe命令查看調(diào)度情況。

$ kubectl create -f node-affinity-demo.yaml
deployment.apps "affinity" created
$ kubectl get pods -l app=affinity -o wide
NAME             READY   STATUS   RESTARTS  AGE    IP       NODE
affinity-7b4c946854-5gfln  1/1    Running  0      47s    10.244.4.214  node02
affinity-7b4c946854-l8b47  1/1    Running  0      47s    10.244.4.215  node02
affinity-7b4c946854-r86p5  1/1    Running  0      47s    10.244.4.213  node02

從結(jié)果可以看到 pod 均被部署到了 node02節(jié)點。

現(xiàn)在Kubernetes提供的操作符有下面的幾種

In：label 的值在某個標(biāo)簽中
NotIn：label 的值不在某個標(biāo)簽中
Gt：label 的值大于某個值
Lt：label 的值小于某個值
Exists：某個 label 存在
DoesNotExist：某個 label 不存在

如果nodeSelectorTerms下面有多個選項的話，滿足任何一個條件就可以了；如果matchExpressions有多個選項的話，則必須同時滿足這些條件才能正常調(diào)度 POD。

podAffinity pod親和性

pod的親和性主要用來解決pod可以和哪些pod部署在同一個集群里面，即拓?fù)溆颍ㄓ蒼ode組成的集群）里面；而pod的反親和性是為了解決pod不能和哪些pod部署在一起的問題，二者都是為了解決pod之間部署問題。需要注意的是，Pod 間親和與反親和需要大量的處理，這可能會顯著減慢大規(guī)模集群中的調(diào)度，不建議在具有幾百個節(jié)點的集群中使用，而且Pod 反親和需要對節(jié)點進行一致的標(biāo)記，即集群中的每個節(jié)點必須具有適當(dāng)?shù)臉?biāo)簽?zāi)軌蚱ヅ?nbsp;topologyKey。如果某些或所有節(jié)點缺少指定的 topologyKey 標(biāo)簽，可能會導(dǎo)致意外行為。

下面是pod間親和的示例：

pods/pod-with-pod-affinity.yaml：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: with-pod-affinity
spec:
  affinity:
   podAffinity:
    requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
    - labelSelector:
      matchExpressions:
      - key: security
       operator: In
       values:
       - S1
     topologyKey: failure-domain.beta.kubernetes.io/zone
   podAntiAffinity:
    preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
    - weight: 100
     podAffinityTerm:
      labelSelector:
       matchExpressions:
       - key: security
        operator: In
        values:
        - S2
      topologyKey: failure-domain.beta.kubernetes.io/zone
  containers:
  - name: with-pod-affinity
   image: k8s.gcr.io/pause:2.0

podAntiAffinity pod反親和性

下面是一個pod反親和yaml文件示例：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: redis-cache
spec:
  selector:
   matchLabels:
    app: store
  replicas: 3
  template:
   metadata:
    labels:
     app: store
   spec:
    affinity:
     podAntiAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
        matchExpressions:
        - key: app
         operator: In
         values:
         - store
       topologyKey: "kubernetes.io/hostname"
    containers:
    - name: redis-server
     image: redis:3.2-alpine

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文章標(biāo)題：kubernetes中pod資源的調(diào)度-創(chuàng)新互聯(lián)
瀏覽路徑：http://muchs.cn/article34/dpegse.html

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