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Kubernetes精讲之网络通信与调度

news 来源：原创 2024/9/20 3:43:04

一 k8s网络通信

1.1 k8s通信整体架构

1.2 flannel网络插件

1.2.1 flannel跨主机通信原理

1.2.2 flannel支持的后端模式

1.3 calico网络插件

1.3.1 calico简介：

1.3.2 calico网络架构

1.3.3 部署calico

二 k8s调度（Scheduling）

2.1 调度在Kubernetes中的作用

2.2 调度原理：

2.3 调度器种类

2.4 常用调度方法

2.4.1 nodename

2.4.2 Nodeselector(通过标签控制节点)

2.5 affinity（亲和性）

2.5.1 亲和与反亲和

2.5.2 nodeAffinity节点亲和

2.5.3 Podaffinity（pod的亲和）

2.5.4 Podantiaffinity（pod反亲和）

2.6 Taints（污点模式，禁止调度）

Taints示例

tolerations（污点容忍）

污点容忍示例：

一 k8s网络通信

1.1 k8s通信整体架构

k8s通过CNI接口接入其他插件来实现网络通讯。目前比较流行的插件有flannel，calico等
CNI插件存放位置：# cat /etc/cni/net.d/10-flannel.conflist
插件使用的解决方案如下

- 虚拟网桥，虚拟网卡，多个容器共用一个虚拟网卡进行通信。
- 多路复用：MacVLAN，多个容器共用一个物理网卡进行通信。
- 硬件交换：SR-LOV，一个物理网卡可以虚拟出多个接口，这个性能最好。

容器间通信：

- 同一个pod内的多个容器间的通信，通过lo即可实现pod之间的通信
- 同一节点的pod之间通过cni网桥转发数据包。
- 不同节点的pod之间的通信需要网络插件支持

pod和service通信: 通过iptables或ipvs实现通信，ipvs取代不了iptables，因为ipvs只能做负载均衡，而做不了nat转换
pod和外网通信：iptables的MASQUERADE
Service与集群外部客户端的通信；（ingress、nodeport、loadbalancer）

1.2 flannel网络插件

插件组成：

插件	功能
VXLAN	即Virtual Extensible LAN（虚拟可扩展局域网），是Linux本身支持的一网种网络虚拟化技术。VXLAN可以完全在内核态实现封装和解封装工作，从而通过“隧道”机制，构建出覆盖网络（Overlay Network）
VTEP	VXLAN Tunnel End Point（虚拟隧道端点），在Flannel中 VNI的默认值是1，这也是为什么宿主机的VTEP设备都叫flannel.1的原因
Cni0	网桥设备，每创建一个pod都会创建一对 veth pair。其中一端是pod中的eth0，另一端是Cni0网桥中的端口（网卡）
Flannel.1	TUN设备(虚拟网卡)，用来进行 vxlan 报文的处理（封包和解包）。不同node之间的pod数据流量都从overlay设备以隧道的形式发送到对端
Flanneld	flannel在每个主机中运行flanneld作为agent，它会为所在主机从集群的网络地址空间中，获取一个小的网段subnet，本主机内所有容器的IP地址都将从中分配。同时Flanneld监听K8s集群数据库，为flannel.1设备提供封装数据时必要的mac、ip等网络数据信息

1.2.1 flannel跨主机通信原理

当容器发送IP包，通过veth pair 发往cni网桥，再路由到本机的flannel.1设备进行处理。
VTEP设备之间通过二层数据帧进行通信，源VTEP设备收到原始IP包后，在上面加上一个目的MAC地址，封装成一个内部数据帧，发送给目的VTEP设备。
内部数据桢，并不能在宿主机的二层网络传输，Linux内核还需要把它进一步封装成为宿主机的一个普通的数据帧，承载着内部数据帧通过宿主机的eth0进行传输。
Linux会在内部数据帧前面，加上一个VXLAN头，VXLAN头里有一个重要的标志叫VNI，它是VTEP识别某个数据桢是不是应该归自己处理的重要标识。
flannel.1设备只知道另一端flannel.1设备的MAC地址，却不知道对应的宿主机地址是什么。在linux内核里面，网络设备进行转发的依据，来自FDB的转发数据库，这个flannel.1网桥对应的FDB信息，是由flanneld进程维护的。
linux内核在IP包前面再加上二层数据帧头，把目标节点的MAC地址填进去，MAC地址从宿主机的ARP表获取。
此时flannel.1设备就可以把这个数据帧从eth0发出去，再经过宿主机网络来到目标节点的eth0设备。目标主机内核网络栈会发现这个数据帧有VXLAN Header，并且VNI为1，Linux内核会对它进行拆包，拿到内部数据帧，根据VNI的值，交给本机flannel.1设备处理,flannel.1拆包，根据路由表发往cni网桥，最后到达目标容器。

#默认网络通信路由
[root@k8s-master ~]# ip r
default via 172.25.254.2 dev eth0 proto static metric 100
10.244.0.0/24 dev cni0 proto kernel scope link src 10.244.0.1
10.244.1.0/24 via 10.244.1.0 dev flannel.1 onlink
10.244.2.0/24 via 10.244.2.0 dev flannel.1 onlink
172.17.0.0/16 dev docker0 proto kernel scope link src 172.17.0.1 linkdown
172.25.254.0/24 dev eth0 proto kernel scope link src 172.25.254.100 metric 100#桥接转发数据库
[root@k8s-master ~]# bridge  fdb
01:00:5e:00:00:01 dev eth0 self permanent
33:33:00:00:00:01 dev eth0 self permanent
01:00:5e:00:00:fb dev eth0 self permanent
33:33:ff:65:cb:fa dev eth0 self permanent
33:33:00:00:00:fb dev eth0 self permanent
33:33:00:00:00:01 dev docker0 self permanent
01:00:5e:00:00:6a dev docker0 self permanent
33:33:00:00:00:6a dev docker0 self permanent
01:00:5e:00:00:01 dev docker0 self permanent
01:00:5e:00:00:fb dev docker0 self permanent
02:42:76:94:aa:bc dev docker0 vlan 1 master docker0 permanent
02:42:76:94:aa:bc dev docker0 master docker0 permanent
33:33:00:00:00:01 dev kube-ipvs0 self permanent
82:14:17:b1:1d:d0 dev flannel.1 dst 172.25.254.20 self permanent
22:7f:e7:fd:33:77 dev flannel.1 dst 172.25.254.10 self permanent
33:33:00:00:00:01 dev cni0 self permanent
01:00:5e:00:00:6a dev cni0 self permanent
33:33:00:00:00:6a dev cni0 self permanent
01:00:5e:00:00:01 dev cni0 self permanent
33:33:ff:aa:13:2f dev cni0 self permanent
01:00:5e:00:00:fb dev cni0 self permanent
33:33:00:00:00:fb dev cni0 self permanent
0e:49:e3:aa:13:2f dev cni0 vlan 1 master cni0 permanent
0e:49:e3:aa:13:2f dev cni0 master cni0 permanent
7a:1c:2d:5d:0e:9e dev vethf29f1523 master cni0
5e:4e:96:a0:eb:db dev vethf29f1523 vlan 1 master cni0 permanent
5e:4e:96:a0:eb:db dev vethf29f1523 master cni0 permanent
33:33:00:00:00:01 dev vethf29f1523 self permanent
01:00:5e:00:00:01 dev vethf29f1523 self permanent
33:33:ff:a0:eb:db dev vethf29f1523 self permanent
33:33:00:00:00:fb dev vethf29f1523 self permanent
b2:f9:14:9f:71:29 dev veth18ece01e master cni0
3a:05:06:21:bf:7f dev veth18ece01e vlan 1 master cni0 permanent
3a:05:06:21:bf:7f dev veth18ece01e master cni0 permanent
33:33:00:00:00:01 dev veth18ece01e self permanent
01:00:5e:00:00:01 dev veth18ece01e self permanent
33:33:ff:21:bf:7f dev veth18ece01e self permanent
33:33:00:00:00:fb dev veth18ece01e self permanent#arp列表
[root@k8s-master ~]# arp -n
Address                  HWtype  HWaddress           Flags Mask            Iface
10.244.0.2               ether   7a:1c:2d:5d:0e:9e   C                     cni0
172.25.254.1             ether   00:50:56:c0:00:08   C                     eth0
10.244.2.0               ether   82:14:17:b1:1d:d0   CM                    flannel.1
10.244.1.0               ether   22:7f:e7:fd:33:77   CM                    flannel.1
172.25.254.20            ether   00:0c:29:6a:a8:61   C                     eth0
172.25.254.10            ether   00:0c:29:ea:52:cb   C                     eth0
10.244.0.3               ether   b2:f9:14:9f:71:29   C                     cni0
172.25.254.2             ether   00:50:56:fc:e0:b9   C                     eth0

1.2.2 flannel支持的后端模式

网络模式	功能
vxlan	报文封装，默认模式
Directrouting	直接路由，跨网段使用vxlan，同网段使用host-gw模式
host-gw	主机网关，性能好，但只能在二层网络中，不支持跨网络如果有成千上万的Pod，容易产生广播风暴，不推荐
UDP	性能差，不推荐

更改flannel的默认模式

[root@k8s-master ~]# kubectl -n kube-flannel edit cm kube-flannel-cfg
apiVersion: v1
data:cni-conf.json: |{"name": "cbr0","cniVersion": "0.3.1","plugins": [{"type": "flannel","delegate": {"hairpinMode": true,"isDefaultGateway": true}},{"type": "portmap","capabilities": {"portMappings": true}}]}net-conf.json: |{"Network": "10.244.0.0/16","EnableNFTables": false,"Backend": {"Type": "host-gw"           #更改内容}}
#重启pod
[root@k8s-master ~]# kubectl -n kube-flannel delete pod --all
pod "kube-flannel-ds-bk8wp" deleted
pod "kube-flannel-ds-mmftf" deleted
pod "kube-flannel-ds-tmfdn" deleted[root@k8s-master ~]# ip r
default via 172.25.254.2 dev eth0 proto static metric 100
10.244.0.0/24 dev cni0 proto kernel scope link src 10.244.0.1
10.244.1.0/24 via 172.25.254.10 dev eth0
10.244.2.0/24 via 172.25.254.20 dev eth0
172.17.0.0/16 dev docker0 proto kernel scope link src 172.17.0.1 linkdown
172.25.254.0/24 dev eth0 proto kernel scope link src 172.25.254.100 metric 100

1.3 calico网络插件

官网：

Install Calico networking and network policy for on-premises deployments | Calico Documentation

1.3.1 calico简介：

纯三层的转发，中间没有任何的NAT和overlay，转发效率最好。
Calico 仅依赖三层路由可达。Calico 较少的依赖性使它能适配所有 VM、Container、白盒或者混合环境场景。

1.3.2 calico网络架构

Felix：监听ECTD中心的存储获取事件，用户创建pod后，Felix负责将其网卡、IP、MAC都设置好，然后在内核的路由表里面写一条，注明这个IP应该到这张网卡。同样如果用户制定了隔离策略，Felix同样会将该策略创建到ACL中，以实现隔离。
BIRD：一个标准的路由程序，它会从内核里面获取哪一些IP的路由发生了变化，然后通过标准BGP的路由协议扩散到整个其他的宿主机上，让外界都知道这个IP在这里，路由的时候到这里

1.3.3 部署calico

删除flannel插件

[root@K8s-master ~]# kubectl delete  -f kube-flannel.yml

删除所有节点上flannel配置文件,避免冲突

[root@K8s-master ~]# rm -rf /etc/cni/net.d/10-flannel.conflist
[root@K8s-node1 ~]# rm -rf /etc/cni/net.d/10-flannel.conflist
[root@K8s-node2 ~]# rm -rf /etc/cni/net.d/10-flannel.conflist

下载部署文件

[root@k8s-master calico]# curl https://raw.githubusercontent.com/projectcalico/calico/v3.28.1/manifests/calico-typha.yaml -o calico.yaml

下载镜像上传至仓库：

[root@k8s-master ~]# docker pull docker.io/calico/cni:v3.28.1
[root@k8s-master ~]# docker pull docker.io/calico/node:v3.28.1
[root@k8s-master ~]# docker pull docker.io/calico/kube-controllers:v3.28.1
[root@k8s-master ~]# docker pull docker.io/calico/typha:v3.28.1

[root@K8s-master net.d]# docker load -i calico-3.28.1.tar 
Loaded image: calico/cni:v3.28.1
Loaded image: calico/node:v3.28.1
4f27db678727: Loading layer [==================================================>]  75.59MB/75.59MB
Loaded image: calico/kube-controllers:v3.28.1
993f578a98d3: Loading layer [==================================================>]  67.61MB/67.61MB
Loaded image: calico/typha:v3.28.1#上传
[root@K8s-master net.d]# docker tag calico/cni:v3.28.1 reg.harbor.org/calico/cni:v3.28.1
[root@K8s-master net.d]# docker tag calico/node:v3.28.1 reg.harbor.org/calico/node:v3.28.1
[root@K8s-master net.d]# docker tag calico/kube-controllers:v3.28.1 reg.harbor.org/calico/kube-controllers:v3.28.1
[root@K8s-master net.d]# docker tag calico/typha:v3.28.1 reg.harbor.org/calico/typha:v3.28.1[root@K8s-master net.d]# docker push reg.harbor.org/calico/cni:v3.28.1
The push refers to repository [reg.harbor.org/calico/cni]
5f70bf18a086: Mounted from ingress-nginx/controller 
38ba74eb8103: Pushed 
6b2e64a0b556: Pushed 
v3.28.1: digest: sha256:4bf108485f738856b2a56dbcfb3848c8fb9161b97c967a7cd479a60855e13370 size: 946
[root@K8s-master net.d]# docker push reg.harbor.org/calico/node:v3.28.1
The push refers to repository [reg.harbor.org/calico/node]
3831744e3436: Pushed 
v3.28.1: digest: sha256:f72bd42a299e280eed13231cc499b2d9d228ca2f51f6fd599d2f4176049d7880 size: 530
[root@K8s-master net.d]# docker push reg.harbor.org/calico/kube-controllers:v3.28.1
The push refers to repository [reg.harbor.org/calico/kube-controllers]
4f27db678727: Pushed 
6b2e64a0b556: Mounted from calico/cni 
v3.28.1: digest: sha256:8579fad4baca75ce79644db84d6a1e776a3c3f5674521163e960ccebd7206669 size: 740
[root@K8s-master net.d]# docker push reg.harbor.org/calico/typha:v3.28.1
The push refers to repository [reg.harbor.org/calico/typha]
993f578a98d3: Pushed 
6b2e64a0b556: Mounted from calico/kube-controllers 
v3.28.1: digest: sha256:093ee2e785b54c2edb64dc68c6b2186ffa5c47aba32948a35ae88acb4f30108f size: 740

更改yml设置

[root@k8s-master calico]# vim calico.yaml
4835           image: calico/cni:v3.28.1
4835           image: calico/cni:v3.28.1
4906           image: calico/node:v3.28.1
4932           image: calico/node:v3.28.1
5160           image: calico/kube-controllers:v3.28.1
5249         - image: calico/typha:v3.28.14973             - name: CALICO_IPV4POOL_VXLAN
4974               value: "Never"4999             - name: CALICO_IPV4POOL_CIDR
5000               value: "10.244.0.0/16"
5001             - name: CALICO_AUTODETECTION_METHOD
5002               value: "interface=eth0"[root@k8s-master calico]# kubectl apply -f calico.yaml
[root@k8s-master calico]# kubectl -n kube-system get pods
NAME                                       READY   STATUS    RESTARTS       AGE
calico-kube-controllers-6849cb478c-g5h5p   1/1     Running   0              75s
calico-node-dzzjp                          1/1     Running   0              75s
calico-node-ltz7n                          1/1     Running   0              75s
calico-node-wzdnq                          1/1     Running   0              75s
calico-typha-fff9df85f-vm5ks               1/1     Running   0              75s
coredns-647dc95897-nchjr                   1/1     Running   1 (139m ago)   4d7h
coredns-647dc95897-wjbg2                   1/1     Running   1 (139m ago)   4d7h
etcd-k8s-master                            1/1     Running   1 (139m ago)   4d7h
kube-apiserver-k8s-master                  1/1     Running   1 (139m ago)   3d10h
kube-controller-manager-k8s-master         1/1     Running   3 (139m ago)   4d7h
kube-proxy-9g5z2                           1/1     Running   1 (139m ago)   3d10h
kube-proxy-cd5wk                           1/1     Running   1 (139m ago)   3d10h
kube-proxy-mvq4c                           1/1     Running   1 (139m ago)   3d10h
kube-scheduler-k8s-master                  1/1     Running   3 (139m ago)   4d7h

测试：

[root@k8s-master calico]# kubectl run  web --image myapp:v1
pod/web created
[root@K8s-master ~]# kubectl get pods -o wide 
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE    IP               NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
web    1/1     Running   0          7m8s   10.224.169.128   k8s-node2   <none>           <none>
[root@K8s-master ~]# curl 10.224.169.128
Hello MyApp | Version: v1 | <a href="hostname.html">Pod Name</a>

二 k8s调度（Scheduling）

2.1 调度在Kubernetes中的作用

调度是指将未调度的Pod自动分配到集群中的节点的过程
调度器通过 kubernetes 的 watch 机制来发现集群中新创建且尚未被调度到 Node 上的 Pod
调度器会将发现的每一个未调度的 Pod 调度到一个合适的 Node 上来运行

2.2 调度原理：

创建Pod

- 用户通过Kubernetes API创建Pod对象，并在其中指定Pod的资源需求、容器镜像等信息。

调度器监视Pod

- Kubernetes调度器监视集群中的未调度Pod对象，并为其选择最佳的节点。

选择节点

- 调度器通过算法选择最佳的节点，并将Pod绑定到该节点上。调度器选择节点的依据包括节点的资源使用情况、Pod的资源需求、亲和性和反亲和性等。

绑定Pod到节点

- 调度器将Pod和节点之间的绑定信息保存在etcd数据库中，以便节点可以获取Pod的调度信息。

节点启动Pod

- 节点定期检查etcd数据库中的Pod调度信息，并启动相应的Pod。如果节点故障或资源不足，调度器会重新调度Pod，并将其绑定到其他节点上运行。

2.3 调度器种类

默认调度器（Default Scheduler）：

- 是Kubernetes中的默认调度器，负责对新创建的Pod进行调度，并将Pod调度到合适的节点上。

自定义调度器（Custom Scheduler）：

- 是一种自定义的调度器实现，可以根据实际需求来定义调度策略和规则，以实现更灵活和多样化的调度功能。

扩展调度器（Extended Scheduler）：

- 是一种支持调度器扩展器的调度器实现，可以通过调度器扩展器来添加自定义的调度规则和策略，以实现更灵活和多样化的调度功能。

kube-scheduler是kubernetes中的默认调度器，在kubernetes运行后会自动在控制节点运行

2.4 常用调度方法

2.4.1 nodename

nodeName 是节点选择约束的最简单方法，但一般不推荐
如果 nodeName 在 PodSpec 中指定了，则它优先于其他的节点选择方法
使用 nodeName 来选择节点的一些限制

- 如果指定的节点不存在。
- 如果指定的节点没有资源来容纳 pod，则pod 调度失败。
- 云环境中的节点名称并非总是可预测或稳定的

实例：

#建立pod文件
[[root@k8s-master scheduler]# kubectl run  testpod  --image myapp:v1 --dry-run=client -o yaml > pod1.yml#设置调度
[root@k8s-master scheduler]# vim pod1.yml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:labels:run: testpodname: testpod
spec:nodeName: k8s-node2containers:- image: myapp:v1name: testpod#建立pod
[root@K8s-master scheduler]# kubectl apply -f pod1.yml
pod/testpod created[root@K8s-master scheduler]# kubectl get pods  -o wide
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP               NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
testpod   1/1     Running   0          5s    10.224.169.129   k8s-node2   <none>           <none>

nodeName: k8s3 #找不到节点pod会出现pending，优先级最高，其他调度方式无效

2.4.2 Nodeselector(通过标签控制节点)

nodeSelector 是节点选择约束的最简单推荐形式

给选择的节点添加标签：

kubectl label nodes k8s-node1 lab=lee
可以给多个节点设定相同标签

示例：

#查看节点标签
[root@K8s-master scheduler]# kubectl get nodes --show-labels
NAME         STATUS   ROLES           AGE     VERSION   LABELS
k8s-master   Ready    control-plane   6d21h   v1.30.0   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=k8s-master,kubernetes.io/os=linux,node-role.kubernetes.io/control-plane=,node.kubernetes.io/exclude-from-external-load-balancers=
k8s-node1    Ready    <none>          6d21h   v1.30.0   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=k8s-node1,kubernetes.io/os=linux
k8s-node2    Ready    <none>          6d21h   v1.30.0   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=k8s-node2,kubernetes.io/os=linux#设定节点标签
[root@K8s-master scheduler]# kubectl label nodes k8s-node1 lab=haha
node/k8s-node1 labeled[root@K8s-master scheduler]# kubectl get nodes k8s-node1 --show-labels
NAME        STATUS   ROLES    AGE     VERSION   LABELS
k8s-node1   Ready    <none>   6d21h   v1.30.0   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=k8s-node1,kubernetes.io/os=linux,lab=haha#调度设置
[root@k8s-master scheduler]# vim pod2.yml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:labels:run: testpodname: testpod
spec:nodeSelector:lab: hahacontainers:- image: myapp:v1name: testpod[root@K8s-master scheduler]# kubectl apply -f pod2.yml
pod/testpod created
[root@K8s-master scheduler]# kubectl get pods  -o wide
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
testpod   1/1     Running   0          10s   10.224.36.65   k8s-node1   <none>           <none>

节点标签可以给N个节点加

2.5 affinity（亲和性）

官方文档：

将 Pod 指派给节点 | Kubernetes

2.5.1 亲和与反亲和

nodeSelector 提供了一种非常简单的方法来将 pod 约束到具有特定标签的节点上。亲和/反亲和功能极大地扩展了你可以表达约束的类型。
使用节点上的 pod 的标签来约束，而不是使用节点本身的标签，来允许哪些 pod 可以或者不可以被放置在一起。

你去哪我去哪就是亲和，你去哪我不去就是反亲和

2.5.2 nodeAffinity节点亲和

那个节点服务指定条件就在那个节点运行
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 必须满足，但不会影响已经调度
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 倾向满足，在无法满足情况下也会调度pod

- IgnoreDuringExecution 表示如果在Pod运行期间Node的标签发生变化，导致亲和性策略不能满足，则继续运行当前的Pod。

nodeaffinity还支持多种规则匹配条件的配置如

匹配规则	功能
ln	label 的值在列表内
Notln	label 的值不在列表内
Gt	label 的值大于设置的值，不支持Pod亲和性
Lt	label 的值小于设置的值，不支持pod亲和性
Exists	设置的label 存在
DoesNotExist	设置的 label 不存在

nodeAffinity示例

#示例1 
[root@k8s-master scheduler]# vim pod3.yml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: node-affinity
spec:containers:- name: nginximage: nginxaffinity:nodeAffinity:requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:nodeSelectorTerms:- matchExpressions:- key: diskoperator: In | NotIn			#两个结果相反values:- ssd


apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: node-affinity
spec:containers:- name: nginximage: nginxaffinity:nodeAffinity:requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:nodeSelectorTerms:- matchExpressions:- key: laboperator: In values:- haha[root@K8s-master scheduler]# kubectl apply -f pod3.yml 
pod/node-affinity created
[root@K8s-master scheduler]# kubectl get pods  -o wide
NAME            READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
node-affinity   1/1     Running   0          4s    10.224.36.66   k8s-node1   <none>           <none>

取反的话

[root@K8s-master scheduler]# vim pod3.yml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: node-affinity
spec:containers:- name: nginximage: nginxaffinity:nodeAffinity:requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:nodeSelectorTerms:- matchExpressions:- key: laboperator: NotInvalues:- haha
[root@K8s-master scheduler]# kubectl apply -f pod3.yml 
pod/node-affinity created
[root@K8s-master scheduler]# kubectl get pods  -o wide
NAME            READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP               NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
node-affinity   1/1     Running   0          3s    10.224.169.130   k8s-node2   <none>           <none>

2.5.3 Podaffinity（pod的亲和）

那个节点有符合条件的POD就在那个节点运行
podAffinity 主要解决POD可以和哪些POD部署在同一个节点中的问题
podAntiAffinity主要解决POD不能和哪些POD部署在同一个节点中的问题。它们处理的是Kubernetes集群内部POD和POD之间的关系。
Pod 间亲和与反亲和在与更高级别的集合（例如 ReplicaSets，StatefulSets，Deployments 等）一起使用时，
Pod 间亲和与反亲和需要大量的处理，这可能会显著减慢大规模集群中的调度。

Podaffinity示例

[root@k8s-master scheduler]# vim example4.yml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: nginx-deploymentlabels:app: nginx
spec:replicas: 3selector:matchLabels:app: nginxtemplate:metadata:labels:app: nginxspec:containers:- name: nginximage: nginxaffinity:podAffinity:requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:- labelSelector:matchExpressions:- key: appoperator: Invalues:- nginxtopologyKey: "kubernetes.io/hostname"[root@K8s-master scheduler]# kubectl get pods  -o wide
NAME                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP               NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-deployment-658496fff-5k9br   1/1     Running   0          2s    10.224.169.132   k8s-node2   <none>           <none>
nginx-deployment-658496fff-gstbm   1/1     Running   0          2s    10.224.169.133   k8s-node2   <none>           <none>
nginx-deployment-658496fff-xb624   1/1     Running   0          2s    10.224.169.131   k8s-node2   <none>           <none>

2.5.4 Podantiaffinity（pod反亲和）

Podantiaffinity示例

[root@k8s-master scheduler]# vim example5.yml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: nginx-deploymentlabels:app: nginx
spec:replicas: 3selector:matchLabels:app: nginxtemplate:metadata:labels:app: nginxspec:containers:- name: nginximage: nginxaffinity:podAntiAffinity:		#反亲和requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:- labelSelector:matchExpressions:- key: appoperator: Invalues:- nginxtopologyKey: "kubernetes.io/hostname"[root@K8s-master scheduler]# kubectl apply -f example5.yml 
deployment.apps/nginx-deployment created
[root@K8s-master scheduler]# kubectl get pods  -o wide
NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP               NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-deployment-5f5fc7b8b9-2np8d   0/1     Pending   0          4s    <none>           <none>      <none>           <none>
nginx-deployment-5f5fc7b8b9-7dv7m   1/1     Running   0          4s    10.224.169.134   k8s-node2   <none>           <none>
nginx-deployment-5f5fc7b8b9-pvcp5   1/1     Running   0          4s    10.224.36.67     k8s-node1   <none>           <none>

2.6 Taints（污点模式，禁止调度）

Taints(污点)是Node的一个属性，设置了Taints后，默认Kubernetes是不会将Pod调度到这个Node上
Kubernetes如果为Pod设置Tolerations(容忍)，只要Pod能够容忍Node上的污点，那么Kubernetes就会忽略Node上的污点，就能够(不是必须)把Pod调度过去
可以使用命令 kubectl taint 给节点增加一个 taint：

$ kubectl taint nodes <nodename> key=string:effect   #命令执行方法
$ kubectl taint nodes node1 key=value:NoSchedule    #创建
$ kubectl describe nodes server1 | grep Taints        #查询
$ kubectl taint nodes node1 key-                  #删除

查看污点

其中[effect] 可取值：

effect值	解释
NoSchedule	POD 不会被调度到标记为 taints 节点，但是运行的pod不会被删除
PreferNoSchedule	NoSchedule 的软策略版本，尽量不调度到此节点
NoExecute	如该节点内正在运行的 POD 没有对应 Tolerate 设置，会直接被逐出，调度到新的pod

Taints示例

#建立控制器并运行
[root@k8s-master scheduler]# vim example6.yml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:labels:app: webname: web
spec:replicas: 2selector:matchLabels:app: webtemplate:metadata:labels:app: webspec:containers:- image: nginxname: nginx[root@K8s-master scheduler]# kubectl apply -f example6.yml
deployment.apps/web created[root@K8s-master scheduler]# kubectl get pods  -o wide
NAME                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP               NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
web-7c56dcdb9b-2j4pf   1/1     Running   0          5s    10.224.36.68     k8s-node1   <none>           <none>
web-7c56dcdb9b-j4q8q   1/1     Running   0          5s    10.224.169.135   k8s-node2   <none>           <none>#查看污点
[root@K8s-master scheduler]# kubectl describe nodes  | grep Taints
Taints:             node-role.kubernetes.io/control-plane:NoSchedule
Taints:             <none>
Taints:             <none>#设定污点为NoSchedule
[root@k8s-master scheduler]# kubectl taint node k8s-node1 name=lee:NoSchedule
node/k8s-node1 tainted
[root@k8s-master scheduler]# kubectl describe nodes k8s-node1 | grep Tain
Taints:             name=lee:NoSchedule#控制器增加pod
[root@k8s-master scheduler]# kubectl get pod -o wide
NAME                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP               NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
web-7c56dcdb9b-4l759   1/1     Running   0          6s      10.244.169.140   k8s-node2   <none>           <none>
web-7c56dcdb9b-9wwdg   1/1     Running   0          6m35s   10.244.36.68     k8s-node1   <none>           <none>
web-7c56dcdb9b-bqd75   1/1     Running   0          6s      10.244.169.141   k8s-node2   <none>           <none>
web-7c56dcdb9b-m8kx8   1/1     Running   0          6s      10.244.169.138   k8s-node2   <none>           <none>
web-7c56dcdb9b-qsx6w   1/1     Running   0          6m35s   10.244.169.137   k8s-node2   <none>           <none>
web-7c56dcdb9b-rhft4   1/1     Running   0          6s      10.244.169.139   k8s-node2   <none>           <none>#设定污点为NoExecute
[root@K8s-master scheduler]# kubectl taint node k8s-node1 name=lee:NoExecute
node/k8s-node1 tainted
[root@K8s-master scheduler]# kubectl describe nodes  | grep Taints
Taints:             node-role.kubernetes.io/control-plane:NoSchedule
Taints:             name=lee:NoExecute
Taints:             <none>[root@K8s-master scheduler]# kubectl get pods  -o wide
NAME                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE    IP               NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
web-7c56dcdb9b-fdjdl   1/1     Running   0          28s    10.224.169.137   k8s-node2   <none>           <none>
web-7c56dcdb9b-j4q8q   1/1     Running   0          9m5s   10.224.169.135   k8s-node2   <none>           <none>#删除污点
[root@K8s-master scheduler]# kubectl taint node k8s-node1 name-
node/k8s-node1 untainted
[root@K8s-master scheduler]# kubectl describe nodes  | grep Taints
Taints:             node-role.kubernetes.io/control-plane:NoSchedule
Taints:             <none>
Taints:             <none>

加污点之前

之后

删除污点

tolerations（污点容忍）

tolerations中定义的key、value、effect，要与node上设置的taint保持一直：

- 如果 operator 是 Equal ，则key与value之间的关系必须相等。
- 如果 operator 是 Exists ，value可以省略
- 如果不指定operator属性，则默认值为Equal。

还有两个特殊值：

- 当不指定key，再配合Exists 就能匹配所有的key与value ，可以容忍所有污点。
- 当不指定effect ，则匹配所有的effect

污点容忍示例：

#容忍所有污点

#设定节点污点
[root@K8s-master scheduler]# kubectl taint node k8s-node1 name=haha:NoExecute
node/k8s-node1 tainted
[root@K8s-master scheduler]# kubectl taint node k8s-node2 nodetype=bad:NoSchedule
node/k8s-node2 tainted[root@K8s-master scheduler]# vim example7.yml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:labels:app: webname: web
spec:replicas: 6selector:matchLabels:app: webtemplate:metadata:labels:app: webspec:containers:- image: nginxname: nginxtolerations:             #容忍所有污点                   - operator: Exists[root@K8s-master scheduler]# kubectl apply -f example7.yml
deployment.apps/web unchanged[root@K8s-master scheduler]# kubectl get pods  -o wide
'NAME                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP               NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES
web-7f64586499-7p77j   1/1     Running   0          37s   10.224.235.192   k8s-master   <none>           <none>
web-7f64586499-hnprf   1/1     Running   0          37s   10.224.36.70     k8s-node1    <none>           <none>
web-7f64586499-m4h2b   1/1     Running   0          37s   10.224.169.139   k8s-node2    <none>           <none>
web-7f64586499-rhzp4   1/1     Running   0          37s   10.224.235.193   k8s-master   <none>           <none>
web-7f64586499-sdmh7   1/1     Running   0          37s   10.224.36.69     k8s-node1    <none>           <none>
web-7f64586499-zcffr   1/1     Running   0          37s   10.224.169.140   k8s-node2    <none>           <none>

#容忍effect为Noschedule的污点

[root@k8s-master scheduler]# vim example7.yml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:labels:app: webname: web
spec:replicas: 6selector:matchLabels:app: webtemplate:metadata:labels:app: webspec:containers:- image: nginxname: nginxtolerations:          #容忍effect为Noschedule的污点                       - operator: Existseffect: NoSchedule [root@K8s-master scheduler]# kubectl apply -f example7.yml
deployment.apps/web created
[root@K8s-master scheduler]# kubectl get pods  -o wide
NAME                   READY   STATUS              RESTARTS   AGE   IP               NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES
web-55857fd445-7vx26   0/1     ContainerCreating   0          2s    <none>           k8s-master   <none>           <none>
web-55857fd445-82rbd   0/1     ContainerCreating   0          2s    <none>           k8s-node2    <none>           <none>
web-55857fd445-cnfxw   1/1     Running             0          2s    10.224.169.141   k8s-node2    <none>           <none>
web-55857fd445-gjfch   0/1     ContainerCreating   0          2s    <none>           k8s-master   <none>           <none>
web-55857fd445-p86rg   0/1     ContainerCreating   0          2s    <none>           k8s-node2    <none>           <none>
web-55857fd445-zz8ht   0/1     ContainerCreating   0          2s    <none>           k8s-master   <none>           <none>

#容忍指定kv的NoSchedule污点

[root@K8s-master scheduler]# vim example7.yml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:labels:app: webname: web
spec:replicas: 6selector:matchLabels:app: webtemplate:metadata:labels:app: webspec:containers:- image: nginxname: nginxtolerations:                #容忍指定kv的NoSchedule污点                - key: nodetypevalue: badeffect: NoSchedule[root@K8s-master scheduler]# kubectl apply -f example7.yml
deployment.apps/web configured[root@K8s-master scheduler]# kubectl get pods  -o wide
NAME                READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP               NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
web-d76674b-bdsmf   1/1     Running   0          4s    10.224.169.149   k8s-node2   <none>           <none>
web-d76674b-bh2nt   1/1     Running   0          6s    10.224.169.144   k8s-node2   <none>           <none>
web-d76674b-hjp5j   1/1     Running   0          6s    10.224.169.146   k8s-node2   <none>           <none>
web-d76674b-jtthw   1/1     Running   0          6s    10.224.169.145   k8s-node2   <none>           <none>
web-d76674b-m6bnj   1/1     Running   0          4s    10.224.169.147   k8s-node2   <none>           <none>
web-d76674b-znw7g   1/1     Running   0          4s    10.224.169.148   k8s-node2   <none>           <none>