K8s之标签、Node选择器与亲和性详解

文章目录

- 一、标签
- - 1、标签是什么？
  - 2、给Pod打标签
  - 3、给Node节点打标签
  - 4、查看标签资源
- 二、Node选择器
- - 1、nodeName(指定Pod调度到指定Node节点)
  - 2、nodeSelector(指定Pod调度到具有指定标签的Node节点)
- 三、亲和性
- - 1、Node亲和性-nodeAffinity
  - 2、Pod亲和性-podAffinity
  - 3、Pod反亲和性-podAntiAffinity

一、标签

1、标签是什么？

标签其实就是一对key/value，key的值必须唯一
标签可以在创建一个对象的时候直接定义，也可以在后期随时修改，每一个对象可以拥有多个标签
标签可以用来划分特定的对象（比如版本，服务类型等）
创建标签后，方便我们对资源进行分组管理（通过标签查询资源，通过标签删除资源）
在K8s中，绝大部分资源都可以打标签

2、给Pod打标签

创建一个名为 mypod 的Pod资源，并定义两个标签分别是：app: nginx、env: dev

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mypod
  labels:
    app: nginx
    env: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 80

执行yaml文件：

kubectl apply -f pod.yaml

创建后给Pod添加version=1.0标签：

kubectl label pods mypod version=1.0

查看此Pod，标签内容：

kubectl get pod mypod --show-labels

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-2GFtSai0-1684286651782)(D:\MD归档文档\IMG\image-20230511104317911.png)]

3、给Node节点打标签

1、添加 env 标签针对 k8s-node-1 节点

kubectl label nodes k8s-node-1 env=dev

2、查看标签

kubectl get nodes k8s-node-1 --show-labels

3、删除 env 标签针对 k8s-node-1 节点

kubectl label nodes k8s-node-1 env-

4、查看标签资源

1、查看默认命名空间下所有Pod资源标签内容：

kubectl get pods --show-labels

2、查看kube-system命名空间下所有Pod资源标签内容：

kubectl get pods -n kube-system --show-labels

3、查看默认默认命名空间下，标签Key=app的Pod资源，不显示标签内容：

kubectl get pods -l app

4、查看默认默认命名空间下，标签Key=app的Pod资源，并显示标签内容：

kubectl get pods -L app

5、查看所有命名空间下，所有Pod资源的标签内容：

kubectl get pods --all-namespaces --show-labels

6、查看所有Node节点标签

kubectl get nodes --show-labels

二、Node选择器

Node选择器是指，我们在创建Pod资源时指定该Pod资源运行在那台Node节点上，默认schedule会根据资源随机调度到一个工作节点，但是我们可以通过nodeName、nodeSelector在指定运行到那台Node节点。

1、nodeName(指定Pod调度到指定Node节点)

指定Pod资源调度到指定的Node节点，如下文件指定该Pod运行在k8s-node-1 节点

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mypod
  labels:
    app: nginx
    env: dev
spec:
  nodeName: k8s-node-1  # 运行在k8s-node-1节点
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 80

执行资源文件：

kubectl apply -f pod.yaml

可以看到该Pod调度到 k8s-node-1 节点了：

kubectl get pods -o wide

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-J7DS9oUK-1684286651783)(D:\MD归档文档\IMG\image-20230511111750834.png)]$

2、nodeSelector(指定Pod调度到具有指定标签的Node节点)

指定Pod资源调度到具有哪些标签的节点上，需要注意当使用nodeSelector 选择了多个标签，会调度到都满足此标签的节点上，并非满足其中一个标签！

如下配置将，该Pod资源调度到具有 name=work 的节点上

at pod.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mypod
  labels:
    app: nginx
    env: dev
spec:
  nodeSelector:
    name: work
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 80

我们查看Pod信息时会发现当前Pod状态处于Pending 状态，就是带决策调度到那台节点上，因为我们并没有具有 name=work 的节点，下面我们给节点打标签

kubectl label nodes k8s-node-1 name=work

当我们再次查看时，Pod会处于Running状态，并调度到了指定节点。

kubectl get pods -o wide

三、亲和性

1、Node亲和性-nodeAffinity

K8S中的Node亲和性是指将Pod调度到特定的节点上的能力，通过使用Node亲和性，可以将Pod调度到具有特定硬件、软件或其他特定属性的节点上，以满足应用程序的需求。例如，可以将需要GPU支持的Pod调度到具有GPU的节点上，以获得更好的性能。

我们可以使用 explain 帮助命令查看：

kubectl explain pod.spec.affinity.nodeAffinity

prefered软亲和性：表示有节点尽量满足这个位置定义的亲和性，并不是一个必须的条件。
require硬亲和性：表示必须有节点满足这个配置定义的亲和性，这是个硬性条件。

1、定义Node硬亲和性示例如下：

cat pod-require-affinity.yaml 
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-nginx
  namespace: default
  labels:
    app: nginx
    env: dev
spec:
  affinity:
    nodeAffinity:                                     # 定义Node亲和性
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 定义硬亲和性
        nodeSelectorTerms:                           
        - matchExpressions:                 # 根据标签选择Node
          - key: env                        # 定义标签key 
            operator: In                    # IN:等于
            values:                         # 定义标签values(或者关系)
            - dev                           # 调度到具有env=dev 或者 env=test 的标签Node节点
            - test
        
  containers:
  - name: nginx-1
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports: 
    - containerPort: 80

执行后并不会创建Pod，因为没有满足标签的Node节点：

kubectl apply -f pod-require-affinity.yaml

打标签，env=test 后则会调度到此Node节点上

kubectl label node k8s-master  env=test
kubectl get pods

2、定义Node软亲和性示例如下：

cat pod-prefered-affinity.yaml 
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-nginx-prefered
  namespace: default
  labels:
    env: uat
    app: nginx
spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:   # 软亲和性
      - preference:
          matchExpressions:                           # 根据标签选择Node
          - key: zone                  
            operator: In
            values:
            - foo
            - bar
        weight: 10                                    # 权重值

  containers:
  - name: pod-nginx-prefered
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - containerPort: 80

执行后会看到创建的Pod资源，即使没有满足标签的Node节点，也会找一台Node创建Pod资源

kubectl apply -f pod-prefered-affinity.yaml
kubectl get pods

2、Pod亲和性-podAffinity

Pod亲和性是指将一组Pod调度到同一台物理主机或逻辑分区中的能力。这种亲和性可以用于确保相关的Pod在同一台主机上运行，以便它们可以更快地进行通信，或者为了提高可靠性，以便它们可以共享相同的存储或网络资源。

我们可以使用 explain 帮助命令查看：

kubectl explain pod.spec.affinity.podAffinity

prefered软亲和性：表示有节点尽量满足这个位置定义的亲和性，并不是一个必须的条件。
require硬亲和性：表示必须有节点满足这个配置定义的亲和性，这是个硬性条件。

1、定义两个Pod，第二个Pod调度到第一个Pod所在节点上。

第一个Pod资源清单如下：

cat pod-podaffinity-1.yaml 
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-affinity-1
  namespace: default
  labels:
    app: nginx
    env: uat

spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx

第二个Pod资源清单如下：

cat pod-podaffinity-2.yaml 
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-affinity-2
  namespace: default
  labels:
    app: nginx
    env: uat
spec:
  affinity:
    podAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:  # 硬亲和性
      - labelSelector: 
          matchExpressions:
          - key: app             # 定义 Pod的key
            operator: In         # In = =
            values: 
            - nginx              # 定义Pod的value,意思指调度到具有app=nginx标签的Pod所在节点
        topologyKey: kubernetes.io/hostname # 定义Node节点key,用于匹配节点判断是否在同一台服务器

  containers:
  - name: busybox
    image: busybox:latest
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    command: ["sh","-c","sleep 3600"]

按照顺序执行，第二个Pod会调度到第一个Pod所在Node节点上。

kubectl apply -f pod-podaffinity-1.yaml
kubectl apply -f pod-podaffinity-2.yaml

3、Pod反亲和性-podAntiAffinity

和上面Pod亲和性相反，两组Pod不会调度到同一台物理服务器上。

1、定义两个Pod，第二个Pod，禁止调度到第一个Pod所在节点。

第一个Pod资源清单：

cat pod-1.yaml 
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-1
  namespace: default
  labels:
    app: nginx
    env: uat

spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx

第二个Pod资源清单：

cat pod-2.yaml 
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-2
  namespace: default

spec:
  affinity:
    podAntiAffinity:   # Pod反亲和性
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - topologyKey: kubernetes.io/hostname
        labelSelector: # 标签匹配 app=nginx
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In
            values: 
            - nginx
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx

执行文件，两个Pod不会调度到同一个节点

kubectl apply -f pod-1.yaml
kubectl apply -f pod-2.yaml