从NodeSelector到NodeAffinity：探索Kubernetes节点亲和性的进化之路-CFANZ编程社区

默认情况下创建pod调度是根据kubernetes scheduler默认的调度规则去进行调度的，但有些时候，有些应用有一些特殊的需求比如指定部署到对应的节点、多个pod之间需要部署在不同一个节点，需要互斥、pod和pod间相互交流比较频繁需要跑在同一个节点，需要亲和。这时就需要灵活配置scheduler来实现了。

从NodeSelector到NodeAffinity：探索Kubernetes节点亲和性的进化之路_NodeAffinity

NodeSelector

NodeSelector 是 Kubernetes 中一种用于调度 Pod 到特定节点的机制。通过在 Pod 的配置中定义 nodeSelector 字段，您可以为 Pod 指定一组键值对标签。这些标签将与集群中的节点标签进行匹配，以确定 Pod 应该被调度到哪个节点上运行。

具体而言，nodeSelector 允许您按照节点的标签选择性地将 Pod 调度到集群中。这种机制非常适用于具有特定硬件要求或运行特定环境的 Pod，以确保它们在正确的节点上运行。

NodeSelector基本用法

此 Pod 配置文件描述了一个拥有节点选择器 disktype: ssd 的 Pod。这表明该 Pod 将被调度到有 disktype=ssd 标签的节点。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
  labels:
    env: test
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
  nodeSelector:
    disktype: ssd

以下通过案例演示的方式来阐述NodeSelector的基本用法：

列出你的集群中的节点，包括这些节点上的标签，输出类似如下：

controlplane $ kubectl get node --show-labels
NAME           STATUS   ROLES           AGE   VERSION   LABELS
controlplane   Ready    control-plane   12h   v1.29.0   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=controlplane,kubernetes.io/os=linux,node-role.kubernetes.io/control-plane=,node.kubernetes.io/exclude-from-external-load-balancers=
node01         Ready    <none>          12h   v1.29.0   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=node01,kubernetes.io/os=linux

从你的节点中选择一个，为它添加标签

kubectl label nodes node01 disktype=ssd

验证你选择的节点确实带有 disktype=ssd 标签：

从NodeSelector到NodeAffinity：探索Kubernetes节点亲和性的进化之路_NodeSelector_02

创建一个将被调度到你选择的节点的Pod

kubectl create -f pod-nginx.yaml

pod-nginx.yaml文件的内容是上述yaml所示。
创建成功后这个pod会调度到包含有disktype=ssd的标签中

执行成功后，验证Pod 确实运行在你选择的节点上：

controlplane $ kubectl get pod -o wide
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx   1/1     Running   0          11s   192.168.1.4   node01   <none>           <none>

我们还可以通过设置spec.nodeName参数将某个Pod 调度到特定的节点。演示yaml如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  nodeName: foo-node # 调度 Pod 到特定的节点
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent

亲和性

理论知识

亲和性分为软亲和以及硬亲和性。

preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软策略可以不再最好在
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬策略必须在

键值运算

In：label 的值在某个列表中
NotIn：label 的值不在某个列表中
Gt：label 的值大于某个值
Lt：label 的值小于某个值
Exists：某个 label 存在
DoesNotExist：某个 label 不存在

Affinity 翻译成中文是“亲和性”，它对应的是 Anti-Affinity，我们翻译成“互斥”。这两个词比较形象，可以把 pod 选择 node 的过程类比成磁铁的吸引和互斥，不同的是除了简单的正负极之外，pod 和 node 的吸引和互斥是可以灵活配置的。

Affinity的优点

匹配有更多的逻辑组合，不只是字符串的完全相等
调度分成软策略(soft)和硬策略(hard)，在软策略下，如果没有满足调度条件的节点，pod会忽略这条规则，继续完成调度。

目前主要的node affinity

requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：表示pod必须部署到满足条件的节点上，如果没有满足条件的节点，就不停重试。其中IgnoreDuringExecution表示pod部署之后运行的时候，如果节点标签发生了变化，不再满足pod指定的条件，pod也会继续运行。
requiredDuringSchedulingRequiredDuringExecution：表示pod必须部署到满足条件的节点上，如果没有满足条件的节点，就不停重试。其中RequiredDuringExecution表示pod部署之后运行的时候，如果节点标签发生了变化，不再满足pod指定的条件，则重新选择符合要求的节点。
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：表示优先部署到满足条件的节点上，如果没有满足条件的节点，就忽略这些条件，按照正常逻辑部署。
preferredDuringSchedulingRequiredDuringExecution：表示优先部署到满足条件的节点上，如果没有满足条件的节点，就忽略这些条件，按照正常逻辑部署。其中RequiredDuringExecution表示如果后面节点标签发生了变化，满足了条件，则重新调度到满足条件的节点。

案例演示

下面是一个官方的示例：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: with-node-affinity
spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/e2e-az-name
            operator: In
            values:
            - e2e-az1
            - e2e-az2
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        preference:
          matchExpressions:
          - key: another-node-label-key
            operator: In
            values:
            - another-node-label-value
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: gcr.io/google_containers/pause:2.0

这个 pod 同时定义了 requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 和 preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 两种 nodeAffinity。第一个要求 pod 运行在特定 AZ 的节点上，第二个希望节点最好有对应的 another-node-label-key:another-node-label-value 标签。

CKA真题

真题截图

从NodeSelector到NodeAffinity：探索Kubernetes节点亲和性的进化之路_Kubernetes_03

中文解析

切换 k8s 集群环境：kubectl config use-context k8s

Task：

创建一个 Pod，名字为 nginx-kusc00401，镜像地址是 nginx，调度到具有 disk=spinning 标签的节点上。

官方参考文档

将 Pod 分配给节点 | Kubernetes

做题解答

切换切换k8s集群环境

kubectl config use-context k8s

创建Pod的资源对象

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-kusc00401
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
  nodeSelector:
    disk: spinning

执行命令创建pod

kubectl apply -f nginx-kusc00401.yaml