目录
一、调度约束
Kubernetes 是通过 List-Watch 的机制进行每个组件的协作，保持数据同步的，每个组件之间的设计实现了解耦。
用户是通过 kubectl 根据配置文件，向 APIServer 发送命令，在 Node 节点上面建立 Pod 和 Container。 APIServer 经过 API 调用，权限控制，调用资源和存储资源的过程，实际上还没有真正开始部署应用。这里 需要 Controller Manager、Scheduler 和 kubelet 的协助才能完成整个部署过程。
在 Kubernetes 中，所有部署的信息都会写到 etcd 中保存。实际上 etcd 在存储部署信息的时候，会发送 Create 事件给 APIServer，而 APIServer 会通过监听（Watch）etcd 发过来的事件。其他组件也会监听（Watch）APIServer 发出来的事件。
1.1List-Watch工作机制
Pod 是 Kubernetes 的基础单元，Pod 启动典型创建过程如下：工作机制
Scheduler 是 kubernetes 的调度器，主要的任务是把定义的 pod 分配到集群的节点上。其主要考虑的问题如下：
1.2调度过程
Sheduler 是作为单独的程序运行的，启动之后会一直监听 APIServer，获取 spec.nodeName 为空的 pod，对每个 pod 都会创建一个 binding，表明该 pod 应该放到哪个节点上。
调度分为几个部分：首先是过滤掉不满足条件的节点，这个过程称为预算策略（predicate）；然后对通过的节点按照优先级排序，这个是优选策略（priorities）；最后从中选择优先级最高的节点。如果中间任何一步骤有错误，就直接返回错误。
Predicate 有一系列的常见的算法可以使用：
如果在 predicate 过程中没有合适的节点，pod 会一直在 pending 状态，不断重试调度，直到有节点满足条件。 经过这个步骤，如果有多个节点满足条件，就继续 priorities 过程：按照优先级大小对节点排序。
优先级由一系列键值对组成，键是该优先级项的名称，值是它的权重（该项的重要性）。有一系列的常见的优先级选项包括：
二、指定调度节点
vim myapp.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: myapp
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: myapp
template:
metadata:
labels:
app: myapp
spec:
nodeName: node01
containers:
- name: myapp
image: soscscs/myapp:v1
ports:
- containerPort: 80
kubectl apply -f myapp.yaml
kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
myapp-6bc58d7775-6wlpp 1/1 Running 0 14s 10.244.1.25 node01 <none> <none>
myapp-6bc58d7775-szcvp 1/1 Running 0 14s 10.244.1.26 node01 <none> <none>
myapp-6bc58d7775-vnxlp 1/1 Running 0 14s 10.244.1.24 node01 <none> <none>
//查看详细事件（发现未经过 scheduler 调度分配）
kubectl describe pod myapp-6bc58d7775-6wlpp
......
Type Reason Age From Message
---- ------ ---- ---- -------
Normal Pulled 95s kubelet, node01 Container image "soscscs/myapp:v1" already present on machine
Normal Created 99s kubelet, node01 Created container nginx
Normal Started 99s kubelet, node01 Started container nginxkubectl label --help
Usage:
kubectl label [--overwrite] (-f FILENAME | TYPE NAME) KEY_1=VAL_1 ... KEY_N=VAL_N [--resource-version=version] [options]
//需要获取 node 上的 NAME 名称
kubectl get node
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
master Ready master 30h v1.20.11
node01 Ready <none> 30h v1.20.11
node02 Ready <none> 30h v1.20.11
//给对应的 node 设置标签分别为 kgc=a 和 kgc=b
kubectl label nodes node01 kgc=a
kubectl label nodes node02 kgc=b
//查看标签
kubectl get nodes --show-labels
NAME STATUS ROLES AGE VERSION LABELS
master Ready master 30h v1.20.11 beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=master,kubernetes.io/os=linux,node-role.kubernetes.io/master=
node01 Ready <none> 30h v1.20.11 beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kgc=a,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=node01,kubernetes.io/os=linux
node02 Ready <none> 30h v1.20.11 beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kgc=b,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=node02,kubernetes.io/os=linux2.1修改成 nodeSelector 调度方式
vim myapp1.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: myapp1
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: myapp1
template:
metadata:
labels:
app: myapp1
spec:
nodeSelector:
kgc: a
containers:
- name: myapp1
image: soscscs/myapp:v1
ports:
- containerPort: 80
kubectl apply -f myapp1.yaml
kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
myapp1-58cff4d75-52xm5 1/1 Running 0 24s 10.244.1.29 node01 <none> <none>
myapp1-58cff4d75-f747q 1/1 Running 0 24s 10.244.1.27 node01 <none> <none>
myapp1-58cff4d75-kn8gk 1/1 Running 0 24s 10.244.1.28 node01 <none> <none>/查看详细事件（通过事件可以发现要先经过 scheduler 调度分配）\
kubectl describe pod myapp1-58cff4d75-52xm5
Events:
Type Reason Age From Message
---- ------ ---- ---- -------
Normal Scheduled 57s default-scheduler Successfully assigned default/myapp1-58cff4d75-52xm5 to node01
Normal Pulled 57s kubelet, node01 Container image "soscscs/myapp:v1" already present on machine
Normal Created 56s kubelet, node01 Created container myapp1
Normal Started 56s kubelet, node01 Started container myapp1三、亲和性
将 Pod 指派给节点 | Kubernetes
（1）节点亲和性
（2）Pod 亲和性
3.1 键值运算关系
In：label 的值在某个列表中 pending
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kubectl get nodes --show-labels
NAME STATUS ROLES AGE VERSION LABELS
master Ready master 11d v1.20.11 beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=master,kubernetes.io/os=linux,node-role.kubernetes.io/master=
node01 Ready <none> 11d v1.20.11 beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=node01,kubernetes.io/os=linux
node02 Ready <none> 11d v1.20.11 beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=node02,kubernetes.io/os=linuxmkdir /opt/affinity
cd /opt/affinity
vim pod1.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: affinity
labels:
app: node-affinity-pod
spec:
containers:
- name: with-node-affinity
image: soscscs/myapp:v1
affinity:
nodeAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
nodeSelectorTerms:
- matchExpressions:
- key: kubernetes.io/hostname #指定node的标签
operator: NotIn #设置Pod安装到kubernetes.io/hostname的标签值不在values列表中的node上
values:：
- node02
kubectl apply -f pod1.yaml
kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
affinity 1/1 Running 0 13s 10.244.1.30 node01 <none> <none>
kubectl delete pod --all && kubectl apply -f pod1.yaml && kubectl get pods -o wide
如果硬策略不满足条件，Pod 状态一直会处于 Pending 状态。vim pod2.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: affinity
labels:
app: node-affinity-pod
spec:
containers:
- name: with-node-affinity
image: soscscs/myapp:v1
affinity:
nodeAffinity:
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- weight: 1 #如果有多个软策略选项的话，权重越大，优先级越高
preference:
matchExpressions:
- key: kubernetes.io/hostname
operator: In
values:
- node03
kubectl apply -f pod2.yaml
kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
affinity 1/1 Running 0 5s 10.244.2.35 node02 <none> <none>示例：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: affinity
labels:
app: node-affinity-pod
spec:
containers:
- name: with-node-affinity
image: soscscs/myapp:v1
affinity:
nodeAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: #先满足硬策略，排除有kubernetes.io/hostname=node02标签的节点
nodeSelectorTerms:
- matchExpressions:
- key: kubernetes.io/hostname
operator: NotIn
values:
- node02
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: #再满足软策略，优先选择有kgc=a标签的节点
- weight: 1
preference:
matchExpressions:
- key: kgc
operator: In
values:
- a
//Pod亲和性与反亲和性
调度策略 匹配标签 操作符 拓扑域支持 调度目标
nodeAffinity 主机 In, NotIn, Exists,DoesNotExist, Gt, Lt 否 指定主机
podAffinity Pod In, NotIn, Exists,DoesNotExist 是 Pod与指定Pod同一拓扑域
podAntiAffinity Pod In, NotIn, Exists,DoesNotExist 是 Pod与指定Pod不在同一拓扑域
kubectl label nodes node01 kgc=a
kubectl label nodes node02 kgc=a
//创建一个标签为 app=myapp01 的 Pod
vim pod3.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: myapp01
labels:
app: myapp01
spec:
containers:
- name: with-node-affinity
image: soscscs/myapp:v1
kubectl apply -f pod3.yaml
kubectl get pods --show-labels -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES LABELS
myapp01 1/1 Running 0 37s 10.244.2.3 node01 <none> <none> app=myapp01
//使用 Pod 亲和性调度，创建多个 Pod 资源
vim pod4.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: myapp02
labels:
app: myapp02
spec:
containers:
- name: myapp02
image: soscscs/myapp:v1
affinity:
podAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- labelSelector:
matchExpressions:
- key: app
operator: In
values:
- myapp01
topologyKey: kgc
#仅当节点和至少一个已运行且有键为“app”且值为“myapp01”的标签 的 Pod 处于同一拓扑域时，才可以将该 Pod 调度到节点上。 （更确切的说，如果节点 N 具有带有键 kgc 和某个值 V 的标签，则 Pod 有资格在节点 N 上运行，以便集群中至少有一个具有键 kgc 和值为 V 的节点正在运行具有键“app”和值 “myapp01”的标签的 pod。）
#topologyKey 是节点标签的键。如果两个节点使用此键标记并且具有相同的标签值，则调度器会将这两个节点视为处于同一拓扑域中。 调度器试图在每个拓扑域中放置数量均衡的 Pod。
#如果 kgc 对应的值不一样就是不同的拓扑域。比如 Pod1 在 kgc=a 的 Node 上，Pod2 在 kgc=b 的 Node 上，Pod3 在 kgc=a 的 Node 上，则 Pod2 和 Pod1、Pod3 不在同一个拓扑域，而Pod1 和 Pod3在同一个拓扑域。
kubectl apply -f pod4.yaml
kubectl get pods --show-labels -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES LABELS
myapp01 1/1 Running 0 15m 10.244.1.3 node01 <none> <none> app=myapp01
myapp02 1/1 Running 0 8s 10.244.1.4 node01 <none> <none> app=myapp02
myapp03 1/1 Running 0 52s 10.244.2.53 node02 <none> <none> app=myapp03
myapp04 1/1 Running 0 44s 10.244.1.51 node01 <none> <none> app=myapp03
myapp05 1/1 Running 0 38s 10.244.2.54 node02 <none> <none> app=myapp03
myapp06 1/1 Running 0 30s 10.244.1.52 node01 <none> <none> app=myapp03
myapp07 1/1 Running 0 24s 10.244.2.55 node02 <none> <none> app=myapp03
示例1：
vim pod5.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: myapp10
labels:
app: myapp10
spec:
containers:
- name: myapp10
image: soscscs/myapp:v1
affinity:
podAntiAffinity:
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- weight: 100
podAffinityTerm:
labelSelector:
matchExpressions:
- key: app
operator: In
values:
- myapp01
topologyKey: kubernetes.io/hostname
#如果节点处于 Pod 所在的同一拓扑域且具有键“app”和值“myapp01”的标签， 则该 pod 不应将其调度到该节点上。 （如果 topologyKey 为 kubernetes.io/hostname，则意味着当节点和具有键 “app”和值“myapp01”的 Pod 处于相同的拓扑域，Pod 不能被调度到该节点上。）
kubectl apply -f pod5.yaml
kubectl get pods --show-labels -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES LABELS
myapp01 1/1 Running 0 44m 10.244.1.3 node01 <none> <none> app=myapp01
myapp02 1/1 Running 0 29m 10.244.1.4 node01 <none> <none> app=myapp02
myapp10 1/1 Running 0 75s 10.244.2.4 node02 <none> <none> app=myapp03示例2：
vim pod6.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: myapp20
labels:
app: myapp20
spec:
containers:
- name: myapp20
image: soscscs/myapp:v1
affinity:
podAntiAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- labelSelector:
matchExpressions:
- key: app
operator: In
values:
- myapp01
topologyKey: kgc
#由于指定 Pod 所在的 node01 节点上具有带有键 kgc 和标签值 a 的标签，node02 也有这个kgc=a的标签，所以 node01 和 node02 是在一个拓扑域中，反亲和要求新 Pod 与指定 Pod 不在同一拓扑域，所以新 Pod 没有可用的 node 节点，即为 Pending 状态。
kubectl get pod --show-labels -owide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES LABELS
myapp01 1/1 Running 0 43s 10.244.1.68 node01 <none> <none> app=myapp01
myapp20 0/1 Pending 0 4s <none> <none> <none> <none> app=myapp03
kubectl label nodes node02 kgc=b --overwrite
kubectl get pod --show-labels -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES LABELS
myapp01 1/1 Running 0 7m40s 10.244.1.68 node01 <none> <none> app=myapp01
myapp21 1/1 Running 0 7m1s 10.244.2.65 node02 <none> <none> app=myapp03四、污点(Taint) 和 容忍(Tolerations)
4.1污点(Taint)
节点亲和性，是Pod的一种属性（偏好或硬性要求），它使Pod被吸引到一类特定的节点。Taint 则相反，它使节点能够排斥一类特定的 Pod。 Taint 和 Toleration 相互配合，可以用来避免 Pod 被分配到不合适的节点上。每个节点上都可以应用一个或多个 taint ，这表示对于那些不能容忍这些 taint 的 Pod，是不会被该节点接受的。如果将 toleration 应用于 Pod 上，则表示这些 Pod 可以（但不一定）被调度到具有匹配 taint 的节点上。
使用 kubectl taint 命令可以给某个 Node 节点设置污点，Node 被设置上污点之后就和 Pod 之间存在了一种相斥的关系，可以让 Node 拒绝 Pod 的调度执行，甚至将 Node 已经存在的 Pod 驱逐出去。
污点的组成格式如下： key=value:effect
每个污点有一个 key 和 value 作为污点的标签，其中 value 可以为空，effect 描述污点的作用。
当前 taint effect 支持如下三个选项：
master 就是因为有 NoSchedule 污点，k8s 才不会将 Pod 调度到 master 节点上
#设置污点
kubectl taint node node01 key1=value1:NoSchedule
#节点说明中，查找 Taints 字段
kubectl describe node node-name
#去除污点
kubectl taint node node01 key1:NoSchedule-查看 Pod 状态，会发现 node02 上的 Pod 已经被全部驱逐（注：如果是 Deployment 或者 StatefulSet 资源类型，为了维持副本数量则会在别的 Node 上再创建新的 Pod）
kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
myapp03 1/1 Running 0 3h48m 10.244.1.4 node01 <none> <none>4.2容忍(Tolerations)
kubectl taint node node01 check=mycheck:NoExecutevim pod3.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: myapp01
labels:
app: myapp01
spec:
containers:
- name: with-node-affinity
image: soscscs/myapp:v1
tolerations:
- key: "check"
operator: "Equal"
value: "mycheck"
effect: "NoExecute"
tolerationSeconds: 3600
#其中的 key、vaule、effect 都要与 Node 上设置的 taint 保持一致
#operator 的值为 Exists 将会忽略 value 值，即存在即可
#tolerationSeconds 用于描述当 Pod 需要被驱逐时可以在 Node 上继续保留运行的时间
kubectl apply -f pod3.yaml在设置了容忍之后，Pod 创建成功
kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
myapp01 1/1 Running 0 10m 10.244.1.5 node01 <none> <none>
4.3其它注意事项
（1）当不指定 key 值时，表示容忍所有的污点 key
tolerations:
- operator: "Exists"（2）当不指定 effect 值时，表示容忍所有的污点作用
tolerations:
- key: "key"
operator: "Exists"（3）有多个 Master 存在时，防止资源浪费，可以如下设置
kubectl taint node Master-Name node-role.kubernetes.io/master=:PreferNoSchedule如果某个 Node 更新升级系统组件，为了防止业务长时间中断，可以先在该 Node 设置 NoExecute 污点，把该 Node 上的 Pod 都驱逐出去
kubectl taint node node01 check=mycheck:NoExecute此时如果别的 Node 资源不够用，可临时给 Master 设置 PreferNoSchedule 污点，让 Pod 可在 Master 上临时创建
kubectl taint node master node-role.kubernetes.io/master=:PreferNoSchedule待所有 Node 的更新操作都完成后，再去除污点
kubectl taint node node01 check=mycheck:NoExecute-
五、维护操作cordon 和 drain
对节点执行维护操作：
kubectl get nodes将 Node 标记为不可调度的状态，这样就不会让新创建的 Pod 在此 Node 上运行
kubectl cordon <NODE_NAME> #该node将会变为SchedulingDisabled状态kubectl drain 可以让 Node 节点开始释放所有 pod，并且不接收新的 pod 进程。drain 本意排水，意思是将出问题的 Node 下的 Pod 转移到其它 Node 下运行
kubectl drain <NODE_NAME> --ignore-daemonsets --delete-local-data --force注：执行 drain 命令，会自动做了两件事情:
（1）设定此 node 为不可调度状态（cordon)
（2）evict（驱逐）了 Pod
kubectl uncordon 将 Node 标记为可调度的状态
kubectl uncordon <NODE_NAME>5.1 Pod启动阶段（相位 phase）
Pod 创建完之后，一直到持久运行起来，中间有很多步骤，也就有很多出错的可能，因此会有很多不同的状态。
一般来说，pod 这个过程包含以下几个步骤：
phase 的可能状态有：
5.2故障排除步骤
//查看Pod事件
kubectl describe TYPE NAME_PREFIX
//查看Pod日志（Failed状态下）
kubectl logs <POD_NAME> [-c Container_NAME]
//进入Pod（状态为running，但是服务没有提供）
kubectl exec –it <POD_NAME> bash
//查看集群信息
kubectl get nodes
//发现集群状态正常
kubectl cluster-info
//查看kubelet日志发现
journalctl -xefu kubelet
