Kubernetes 中使用 Affinity 与 Anti-Affinity 管理 Pod 调度-JavaScript中文网-JavaScript教程资源分享门户

在 Kubernetes 集群中，节点和 Pod 的调度是一个相对复杂的过程。Affinity 和 Anti-Affinity 是 Kubernetes 调度一个 Pod 到一个节点的机制，可以通过定义规则来指定 Pod 要求/排斥在哪些节点上被调度。这篇文章将探讨 Affinity 和 Anti-Affinity 对于 Kubernetes 中的 Pod 调度的作用、使用方法以及相关实现考虑。

Affinity

Affinity 可以被用来指定 Pod 应该被调度到哪些节点上运行。Affinity 则是在规定 LabelSelector 的基础上通过 Pod Affinity 和 Node Affinity 进行定义的。

Pod Affinity

Pod Affinity 指的是同一节点（internal Pod Affinity）或者不同节点（external Pod Affinity）上的其他 Pod 的条件。Pod Affinity 绝大部分情况下都是与 Pod Label Selector 相关的，当然它还可以与 Namespace Label Selector（同一 Namespace 下）或者 Service Selector（特定 Service 下）相关联。

一个基本的 selector 资源清单如下所示：

// javascriptcn.com 代码示例
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx

在 Pod Affinity 中可以使用以下参数：

requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：要求同一节点上的 Pod 满足某一 LabelSelector，否则这个 Pod 无法调度。
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：如果节点中有一个或多个符合某一 LabelSelector 的 Pod，那么该节点关联的权重会得到提高。

一个示例如下所示：

// javascriptcn.com 代码示例
affinity:
  podAffinity:
    requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
    - labelSelector:
        matchExpressions:
        - key: role
          operator: In
          values:
          - web
      topologyKey: kubernetes.io/hostname
  nodeAffinity:
    requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      nodeSelectorTerms:
      - matchExpressions:
        - key: disktype
          operator: In
          values:
          - ssd

Node Affinity

Node Affinity 是在 Pod 调度时指定应该在哪些节点上调度。与 Pod Affinity 不同，Node Affinity 不会考虑同一节点上的其他 Pod，它只关心节点的 Label Selector 服务。一些基础的 Node Affinity 匹配器包括：

RequiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：需要符合某个 Label Selector 的节点才可以调度 Pod。
PreferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：偏向于符合某个 Label 的节点调度 Pod。
RequiredDuringSchedulingRequiredDuringExecutionIgnoreFrequency：具有高级 CustomMetric 的节点才可以调度 Pod。

一个 Node Affinity Selector 的示例如下所示：

// javascriptcn.com 代码示例
spec:
  containers:
  - name: my-container
    image: my-image
  affinity: 
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: size
            operator: In
            values:
            - Large

Anti-Affinity

如果 Pod 需要尽可能均衡地分布在 Kubernetes 集群中的各个节点上，则可以使用 Anti-Affinity。在 Kubernetes 中，Anti-Affinity 可以被应用于 Pod 的不同级别，包括 Pod、定义对的 Deployment 或 ReplicaSet。

Kubernetes 中的 Anti-Affinity 可以通过 PodAntiAffinity 和 PodDisruptionBudgets 来定义。主要用途是：

通过反亲和性来将有关联的 Pod 放置在不同的节点上，从而提高系统的可用性。
支持 Pod 升级和删除时的剧本管理。

一个 anti-affinity 示例代码如下所示：

// javascriptcn.com 代码示例
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  annotations:
    deployment.kubernetes.io/revision: "1"
  labels:
    app: nginx
  name: nginx
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  strategy:
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1
      maxUnavailable: 0
    type: RollingUpdate
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      affinity:
        podAntiAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - labelSelector:
              matchLabels:
                app: nginx
            topologyKey: "topology.kubernetes.io/zone"
      containers:
      - image: nginx:1.14.2
        name: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
        resources:
          requests:
            cpu: 150m
          limits:
            cpu: 200m
      dnsPolicy: ClusterFirst
      restartPolicy: Always

总结

本文介绍了 Kubernetes 中 Affinity 和 Anti-Affinity 的概念以及如何使用它们来控制 Pod 的分布与调度。在编写 Kubernetes 应用程序时，了解 Affinity 与 Anti-Affinity 的特性对于在集群中有效地工作和扩展应用程序至关重要。通过添加相关的代码示例，读者可以加深对服务器和集群的理解，同时也更加清楚地了解如何定义 Affinity 和 Anti-Affinity 选项以及如何实现它们的功能。

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