集群的调度和策略

集群的调度：

怎么把pod部署到节点的方法。

调度的过程：

scheduler是集群的调度器，主要任务就是把pod部署到节点上。

自动调度：

1、公平，保证每个可用的节点都可以部署pod

2、资源的高效利用，集群当中的资源可以被最大化的使用

3、效率，调度的性能要好，能够对大批量的pod完成调度的工作。

4、灵活（自定义），用户需要根据自己的需求进行控制，可以满足。

调度约束机制：

list-watch机制进行每个组件的协作，保持数据同步，组件之间的解耦。

list-watch

watch----k8s当中的监听

get-------获取资源

apiserver和组件之间的watch机制

调度过程：

1、预算策略先对节点的条件进行过滤

pod的资源适应性：节点上是否有资源能够满足pod请求的资源

pod的主机适应性：如果指定了节点，检查集群当中是否有满足要求的节点可供部署

pod的主机端口适应性：检查节点上使用的端口是否与pod请求的端口冲突

pod与主机磁盘的适应性：每个pod之间的挂载卷不能冲突

如果预算条件不满足，pod会进入pending状态

2、优先策略根据过滤出来的节点选择和最优的节点

最低请求优先级：通过计算节点上cpu和内存的使用率，确定节点的权重。使用率越低权重越大，越会被选中作为部署节点

倾向于选择资源利用率占用较少的节点

平衡资源分配：cpu和内存的使用率，确定节点权重。cpu和内存之间的比率，使用率的比率。

A 50% 50% 1:1

B 10% 20% 1:2

这两个节点会选择A节点

镜像本地性优先级：如果节点上在本地已经有了需要的镜像，分配的概率更大。

用户定制节点部署：

1、强制性节点调度：

nodeName强制性的选择一个节点，不再需要调度器和算法了。之间部署即可。

[root@master01 k8s-yaml]# vim test3.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: nginx1
  name: nginx1
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx1
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.22
      nodeName: node01
[root@master01 k8s-yaml]# kubectl apply -f test3.yaml 
deployment.apps/nginx1 configured

[root@master01 k8s-yaml]# kubectl get pod -o wide
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx1-95bf57c7f-4j2zn   1/1     Running   0          70s   10.244.1.12   node01   <none>           <none>
nginx1-95bf57c7f-m5r5q   1/1     Running   0          69s   10.244.1.13   node01   <none>           <none>
nginx1-95bf57c7f-rqjkt   1/1     Running   0          71s   10.244.1.11   node01   <none>           <none>

2、根据节点的标签来进行部署，匹配机制，只要标签匹配都可以部署。

问题：标签选择节点是否需要调度器和算法？

标签选择器是需要调度器和算法来进行分配的。

查看节点的标签：

kubectl get node --show-labels

标签的格式是键值对

一个节点可以有多个标签，每个以逗号隔开。

增加标签：
[root@master01 k8s-yaml]# kubectl label nodes node01 test1=a
修改标签：
[root@master01 k8s-yaml]# kubectl label nodes node01 test1=b --overwrite 
删除标签：
[root@master01 k8s-yaml]# kubectl label nodes node01 test2-

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: nginx1
  name: nginx1
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx1
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.22
      nodeSelector:
        test2: b

3、亲和性：

节点亲和性 node Affinity

pod亲和性 pod Affinity

软策略和硬策略：

#软策略
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

软策略：在选择节点的时候，尽量的满足部署的条件，非条件也可以部署。

#硬策略
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

硬策略：必须满足指定节点的条件，否则pending

根据节点标签和pod的标签来进行选择：

键值的运算关系：

1、In 在匹配 =

2、NotIn 不在不等于，逻辑非

3、Gt 大于

4、Lt 小于

5、Exists 存在

6、DoesNotExist 不存在

节点标签的情况：

[root@master01 k8s-yaml]# kubectl get nodes --show-labels 
NAME       STATUS   ROLES                  AGE   VERSION    LABELS
master01   Ready    control-plane,master   21h   v1.20.15   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>                 21h   v1.20.15   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=node01,kubernetes.io/os=linux,test1=a,test2=b,test3=a
node02     Ready    <none>                 21h   v1.20.15   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=node02,kubernetes.io/os=linux,test2=b

硬策略

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: nginx1
  name: nginx1
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx1
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.22
      affinity:
#选择亲和性的字段
        nodeAffinity:
#节点亲和性
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            nodeSelectorTerms:
            - matchExpressions:
              - key: test3
                operator: In
                values:
                - a
#节点亲和性的硬策略，表示必须选择带有标签的值是test3=a

[root@master01 k8s-yaml]# kubectl get pod -o wide
NAME                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx1-5ccd456747-6zm5p   1/1     Running   0          98s   10.244.1.16   node01   <none>           <none>
nginx1-5ccd456747-mtvkn   1/1     Running   0          18s   10.244.1.18   node01   <none>           <none>
nginx1-5ccd456747-vnvl7   1/1     Running   0          19s   10.244.1.17   node01   <none>           <none>

问题：

1、条件不满足肯定pending

2、条件满足，调度器即刻生效

3、需要调度器分配，不同节点可以有相同的标签。需要调度器分配。

软策略

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: nginx1
  name: nginx1
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx1
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.22
      affinity:

        nodeAffinity:

          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - weight: 1
            preference:
              matchExpressions:
              - key: test3
                operator: NotIn
                values:
                - a
#节点亲和性的软策略，希望部署到不包含test3=a的标签节点。

[root@master01 k8s-yaml]# kubectl get pod -o wide
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx1-77f4d4fb7-8f462   1/1     Running   0          7s    10.244.2.21   node02   <none>           <none>
nginx1-77f4d4fb7-dtc8h   1/1     Running   0          7s    10.244.1.19   node01   <none>           <none>
nginx1-77f4d4fb7-dw4gz   1/1     Running   0          7s    10.244.2.22   node02   <none>           <none>

多个软策略

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: nginx1
  name: nginx1
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx1
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.22
      affinity:
#选择亲和性的字段
        nodeAffinity:
#节点亲和性
          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - weight: 1
            preference:
              matchExpressions:
              - key: test3
                operator: NotIn
                values:
                - a
          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - weight: 2
            preference:
              matchExpressions:
              - key: test3
                operator: In
                values:
                - a
#多个软策略已权重来进行分配，权重高的，优先级大。
#节点亲和性的软策略，希望部署到不包含test3=a的标签节点。

如果已经有了硬策略，一般不需要声明软策略。

pod亲和性：

topologkey 定义节点的拓扑域，用来反映pod和节点之间的关系。

硬连接：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: nginx1
  name: nginx1
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx1
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.22
      affinity:
        podAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - labelSelector:
           #根据标签镜像选择
              matchExpressions:
              - key: app
                operator: In
                values:
                - nginx1
            topologyKey: test1
#匹配的pod的标签是app=nginx1，且节点上包含标签名是test1

软连接：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: nginx1
  name: nginx1
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx1
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.22
      affinity:
        podAffinity:
          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - weight: 1
            podAffinityTerm:
              labelSelector:
           #根据标签镜像选择
                matchExpressions:
                - key: app
                  operator: In
                  values:                  - nginx1
              topologyKey: test1

4、反亲和性：

pod反亲和性 pod Anti-Affinity

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: nginx2
  name: nginx2
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx2
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.22
      affinity:
        podAntiAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - labelSelector:
           #根据标签镜像选择
              matchExpressions:
              - key: app
                operator: In
                values:
                - nginx1
            topologyKey: test2
#只能部署在pod的标签不是app=nginx1且节点的标签名不能有test2
#其实在pod的亲和性当中，起决定作用的是拓扑域的标签。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: nginx1
  name: nginx1
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx1
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.22
      affinity:
        podAntiAffinity:
          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - weight: 1
            podAffinityTerm:
              labelSelector:
           #根据标签镜像选择
                matchExpressions:
                - key: app
                  operator: In
                  values:
                  - nginx1
              topologyKey: test2

软策略：倾向性，尽可能的满足条件————更多的，尽量把资源调度到需要的节点

硬策略：必须要满足条件。————特殊情况，节点故障，但是有业务要更新，强制性的把资源调度到指定的节点。

作业：

1、实现pod的探针：

就绪探针

tcpScoket

2、挂载，容器/usr/share/nginx/html/

节点 /opt/html

3、node的亲和性尽量部署在node01

4、pod的亲和性，尽量部署在包含有app=nginx的pod且标签名是xy102的节点

5、软策略选择标签名不包含xy102, 值小于100

[root@master01 k8s-yaml]# kubectl get nodes --show-labels 
NAME       STATUS   ROLES                  AGE   VERSION    LABELS
master01   Ready    control-plane,master   24h   v1.20.15   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>                 24h   v1.20.15   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=node01,kubernetes.io/os=linux,test1=a,xy102=500
node02     Ready    <none>                 24h   v1.20.15   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=node02,kubernetes.io/os=linux,xy102=50

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: nginx1
  name: nginx1
spec:
  replicas: 10
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx1
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.22
        readinessProbe:
          tcpSocket:
            port: 80
        volumeMounts:
        - name: data-v
          mountPath: /usr/share/nginx/html/
      affinity:
        nodeAffinity:
          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - weight: 2
            preference:
              matchExpressions:
              - key: test1
                operator: In
                values:
                - a
          - weight: 3
            preference:
              matchExpressions:
              - key: xy102
                operator: Lt
                values:
                - "100"
        podAffinity:
          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - weight: 1
            podAffinityTerm:
              labelSelector:
                matchExpressions:
                - key: app
                  operator: In
                  values:
                  - nginx
              topologyKey: xy102
      volumes:
      - name: data-v
        hostPath:
          path: /opt/html
          type: DirectoryOrCreate

[root@master01 k8s-yaml]# kubectl get pod -o wide
NAME                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx1-5d9d5b56db-8bkq4   1/1     Running   0          32s   10.244.2.80   node02   <none>           <none>
nginx1-5d9d5b56db-8jwcn   1/1     Running   0          32s   10.244.2.85   node02   <none>           <none>
nginx1-5d9d5b56db-g7flw   1/1     Running   0          32s   10.244.2.81   node02   <none>           <none>
nginx1-5d9d5b56db-jd8kk   1/1     Running   0          32s   10.244.2.82   node02   <none>           <none>
nginx1-5d9d5b56db-jwthk   1/1     Running   0          32s   10.244.1.64   node01   <none>           <none>
nginx1-5d9d5b56db-mh5w7   1/1     Running   0          32s   10.244.1.66   node01   <none>           <none>
nginx1-5d9d5b56db-p62sc   1/1     Running   0          32s   10.244.2.84   node02   <none>           <none>
nginx1-5d9d5b56db-pj6zz   1/1     Running   0          32s   10.244.1.67   node01   <none>           <none>
nginx1-5d9d5b56db-rlm86   1/1     Running   0          32s   10.244.1.65   node01   <none>           <none>
nginx1-5d9d5b56db-zk7bj   1/1     Running   0          32s   10.244.2.83   node02   <none>           <none>