Docker 与 K8S学习笔记（二十五）—— Pod的各种调度策略（上）

上一篇，我们学习了各种工作负载的使用，工作负载它会自动帮我们完成Pod的调度和部署，但有时我们需要自己定义Pod的调度策略，这个时候该怎么办呢？今天我们就来看一下如何定义Pod调度策略。

一、NodeSelector：节点定向调度

Kubernetes的Scheduler服务在调度Pod的时候会通过一系列复杂的算法自动计算出每一个Pod的最佳目标节点，但有的时候，我们需要将Pod指定的到一些Node上，比如我们有的Node安装了SSD，磁盘读写高，可以部署一些IO密集型应用，这个时候，我们就需要给这些Node打标签，然后在Pod中定义NodeSelector就可以实现。接下来我们来看一些如何实现：

1、我们通过kubectl label命令给集群中kubevm2打标签：disk=ssd，标示我们kubevm2的磁盘使用SSD。

[root@kubevm1 ~]# kubectl get nodes -o wide
NAME      STATUS   ROLES    AGE   VERSION    INTERNAL-IP      EXTERNAL-IP   OS-IMAGE                KERNEL-VERSION           CONTAINER-RUNTIME
kubevm1   Ready    master   33d   v1.19.16   192.168.56.120   <none>        CentOS Linux 7 (Core)   3.10.0-1160.el7.x86_64   docker://1.13.1
kubevm2   Ready    <none>   33d   v1.19.16   192.168.56.121   <none>        CentOS Linux 7 (Core)   3.10.0-1160.el7.x86_64   docker://1.13.1
kubevm3   Ready    <none>   33d   v1.19.16   192.168.56.122   <none>        CentOS Linux 7 (Core)   3.10.0-1160.el7.x86_64   docker://1.13.1
[root@kubevm1 ~]# kubectl label nodes kubevm2 disk=ssd

2、我们在之前deployment的例子中的Pod定义中增加nodeSelector设置：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80
      nodeSelector:
        disk: ssd

3、创建此Deployment，查看pod部署位置：我们发现三个副本都部署在kubevm2上。

[root@kubevm1 workspace]# kubectl create -f demo_deployment.yml
deployment.apps/nginx-deployment created
[root@kubevm1 workspace]# kubectl get pods -o wide
NAME                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE    IP            NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-deployment-758754644-d2qg5   1/1     Running   0          101s   10.244.1.26   kubevm2   <none>           <none>
nginx-deployment-758754644-tsf9f   1/1     Running   0          101s   10.244.1.27   kubevm2   <none>           <none>
nginx-deployment-758754644-vxdkm   1/1     Running   0          101s   10.244.1.25   kubevm2   <none>           <none>

如果我们给多个Node都定义了相同的标签，则Scheduler会从这组Node中挑选一个可用的Node。我们可以看到通过给Node打标签的方式，我们可以描述集群中具有不同特点的Node，在部署应用时通过结合应用的需求设置NodeSelector进行指定Node范围的调度。这里要注意，如果我们指定了NodeSelector条件，但集群中不存在包含相应标签的Node，即使集群中还有其他可供使用的node，这个Pod也无法被成功调度，就那上面的例子来说，我们希望应用部署在SSD节点上，但如果集群中没有SSD的节点了，使用机械硬盘的节点也能部署，这样的话，使用NodeSelector就无法满足这一需求了。这个时候我们就需要使用节点亲和性调度了。

二、NodeAffinity：节点亲和性调度

NodeAffinity是用于替换NodeSelector的全新调度策略，目前该策略有两种表达方式：

• RequiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：调度器只有在规则被满足的时候才能执行调度。此功能类似于 nodeSelector，但其语法表达能力更强

• PreferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：调度器会尝试寻找满足对应规则的节点。如果找不到匹配的节点，调度器仍然会调度该 Pod。

我们可以看到RequiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 的特性跟NodeSelector很像，而PreferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution更加灵活一些，我们接下来看一下二者的用法：

1、RequiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution使用

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80
      affinity:
        nodeAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            nodeSelectorTerms:
            - matchExpressions:
              - key: disk
                operator: In
                values:
                - ssd

我们创建此Deployment，可以看到Pod豆部署在kubevm2上：

[root@kubevm1 workspace]# kubectl create -f demo_deployment.yml
deployment.apps/nginx-deployment created
[root@kubevm1 workspace]# kubectl get pods -o wide
NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-deployment-6ff7bf994d-9dhl2   1/1     Running   0          63s   10.244.1.28   kubevm2   <none>           <none>
nginx-deployment-6ff7bf994d-c8xzh   1/1     Running   0          63s   10.244.1.29   kubevm2   <none>           <none>
nginx-deployment-6ff7bf994d-xlpg8   1/1     Running   0          63s   10.244.1.30   kubevm2   <none>           <none>

2、PreferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution的使用

我们将kubevm2、kubevm3打标签：disk=sata：

[root@kubevm1 workspace] kubectl label nodes kubevm2 disk=sata
node/kubevm2 labeled
[root@kubevm1 workspace] kubectl label nodes kubevm3 disk=sata
node/kubevm3 labeled

修改deployment配置：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80
      affinity:
        nodeAffinity:
          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - weight: 1
            preference:
              matchExpressions:
              - key: disk
                operator: In
                values:
                - ssd
              - key: disk
                operator: In
                values:
                - ssd

我们创建此Deployment可以看到，即使当前集群中没有ssd的node，Pod仍然可以部署：

[root@kubevm1 workspace]# kubectl create -f demo_deployment.yml
deployment.apps/nginx-deployment created
[root@kubevm1 workspace]# kubectl get pods -o wide
NAME                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-deployment-cff9b7cf7-26hww   1/1     Running   0          81s   10.244.2.15   kubevm3   <none>           <none>
nginx-deployment-cff9b7cf7-k9x47   1/1     Running   0          81s   10.244.1.31   kubevm2   <none>           <none>
nginx-deployment-cff9b7cf7-xtrq4   1/1     Running   0          81s   10.244.1.32   kubevm2   <none>           <none>

在上面的例子中，我们使用到了In操作符，NodeAffinity支持的操作符包括In、NotIn、Exists、DoesNotExist、Gt、Lt等。

OK，以上就是今天的内容了，后面我们继续学习Pod的其他调度策略。