关于kubernetes:Kubernetes中资源的管理与调度

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背景:

不晓得有没有小伙伴跟我一样在集群创立利用的时候没有具体计算过本人的资源配比。而后我是看到 kubectl top node 一看每个节点还有很多的资源,就间接创立了几个资源配比拟高的利用,而且这几个利用是高负载运行的 …. 而后的后果就是集群中好多利用开始解体了 ……

为什么要限度资源?

1. 对 pod 进行资源限度,能够避免因为某一个 pod 利用过多占用资源,造成其余利用异样。

2. 资源的无效隔离。

3. pod 调度的优先级。

4. 资源的高效正当利用。

Kubernets 中的资源分类

Kubernetes 依据资源是否伸缩进行分类,划分为可压缩资源和不能够压缩资源 2 种:

1. 可压缩资源(compressible resources)当可压缩资源有余时,Pod 只会“饥饿”,但不会退出。例如 CPU(GPU 也是吧?只不过没有搞 gpu 利用疏忽)

2. 不可压缩资源(incompressible resources)当不可压缩资源有余时,Pod 就会因为 OOM(Out-Of-Memory)被内核杀掉。例如:Memory(内存) Disk(硬盘)。

注:参见极客工夫磊神的专栏:https://time.geekbang.org/column/article/69678

资源配额治理 -LimitRange ResourceQuota

ResourceQuota

ResourceQuota 用来限度 namespace 中所有的 Pod 占用的总的资源 request 和 limit
能够参照:https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/policy/resource-quotas/

1. 计算资源配额(Compute Resource Quata)

能够参照:https://kubernetes.io/zh/docs/tasks/administer-cluster/manage-resources/quota-memory-cpu-namespace/。

然而依据磊神:https://time.geekbang.org/column/article/69678 中倡议的还是将配置文件写成一下外部通用格局了:

cat > ResourceQuota.yaml << EOF
apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  name: cpu-mem
  namespace: quota
spec:
  hard:
    requests.cpu: 1000m
    requests.memory: 1000Mi
    limits.cpu: 2000m
    limits.memory: 2000Mi
EOF
[root@sh-master-01 quota]# kubectl create ns quota
namespace/quota created
[root@sh-master-01 quota]# kubectl apply -f ResourceQuota.yaml 
resourcequota/cpu-mem created
kubectl get resourcequota cpu-mem -n quota
kubectl get resourcequota cpu-mem--namespace=quota --output=yaml


用官网文档实例创立一个 pod 测试一下:

cat > quota-mem-cpu-pod.yaml << EOF
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: quota-mem-cpu-demo
spec:
  containers:
  - name: quota-mem-cpu-demo-ctr
    image: nginx
    resources:
      limits:
        memory: "800Mi"
        cpu: "800m"
      requests:
        memory: "600Mi"
        cpu: "400m"
EOF

在 quota 命名空间中创立 pod:

kubectl apply -f quota-mem-cpu-pod.yaml --namespace=quota

查看下 Pod 中的容器在运行:

kubectl get pod quota-mem-cpu-demo --namespace=quota

再查看 ResourceQuota 的详情:

kubectl get resourcequota cpu-mem --namespace=quota --output=yaml 

输入结果显示了配额以及有多少配额曾经被应用。你能够看到 Pod 的内存和 CPU 申请值及限度值没有超过配额

再创立一个 pod:

cat > quota-mem-cpu-pod-2.yaml << EOF
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: quota-mem-cpu-demo-2
spec:
  containers:
  - name: quota-mem-cpu-demo-2-ctr
    image: nginx
    resources:
      limits:
        memory: "1000Mi"
        cpu: "800m"
      requests:
        memory: "700Mi"
        cpu: "400m"
EOF
kubectl apply -f quota-mem-cpu-pod-2.yaml --namespace=quota

失去如下报错,第二个 Pod 不能被创立胜利。输入结果显示创立第二个 Pod 会导致内存申请总量超过内存申请配额。

2. 存储资源配额(Volume Count Quata)

存储资源配额也演示一下吧。我这里就只限度存储总量了。其余的可设置参数能够参考官网文档:

cat > storage.yaml << EOF
apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  name: storage
  namespace: quota
spec:
  hard:
    requests.storage: 10Gi
EOF
cat > pvc.yaml << EOF
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: quota-mem-cpu-demo-pvc
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 20Gi
  storageClassName: cbs-csi
EOF

在 quota namespace 中创立 pvc:

kubectl apply -f pvc.yaml -n quota

失去如下报错。最大限度为 10G。

3. 对象数量配额(Object Count Quata)

cat > objects.yaml << EOF
apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  name: objects
  namespace: quota
spec:
  hard:
    pods: 10
    replicationcontrollers: 5
    secrets: 10
    configmaps: 10
    persistentvolumeclaims: 4
    services: 5
    services.loadbalancers: 1
    services.nodeports: 2
    cbs.storageclass.storage.k8s.io/persistentvolumeclaims: 2
EOF

数量配额就不演示。依据官网文档设置能够设置的限度数量的参数,并设置数量。只有数量大于设置数量失败就能够验证!

4. 配额的作用域(Quota Scopes)



这个鬼货色性能没有怎么用过,就抄了一下官网的。有工夫钻研一下,一下实例摘自 kubernetes 权威指南第五版 750 页:

1. 创立 ResourceQuota scope

创立一个 quota-scopes 的命名空间,并创立一个名为 best-effort 的 ResourceQuota,一个名为 not-best-effort 的 ResourceQuota:

kubectl create ns quota-scopes
kubectl create quota best-effort --hard=pods=10 --scopes=BestEffort -n quota-scopes
kubectl create quota not-best-effort --hard=pods=4,requests.cpu=1000m,requests.memory=1024Mi,limits.cpu=2000m,limits.memory=2048Mi --scopes=NotBestEffort -n quota-scopes


注:官网的形式是 yaml 的形式。刚巧看到了 http://docs.kubernetes.org.cn/541.html#kubectl_create_quota 中
kubectl create quota 就用了一下.

2. 创立两个 deployment

 kubectl run best-effort-nginx --image=nginx --replicas=8 --namespace=quota-scope
 
 kubectl run not-best-effort-nginx --image=nginx= --replicas=2 --requests=cpu=100m,memory=256Mi --limits=cpu=200m,memory=512Mi --namespace=quota-scopes


嗯这里就坑了。kubectl run 在 1.16.16 测试了下能够带 replicas。然而我的 1.21.1 不能这样执行了。看了下文档应用上面的 kubectl create deployment 命令

kubectl create deployment best-effort-nginx --image=nginx --replicas=8 --namespace=quota-scopes

然而创立 not-best-effort-nginx deployment 时候,命令中貌似不能应用 –requests 和 –limits 了?用最笨的办法吧,创立 deployment 而后 edit deployment 减少 resources 限度:

kubectl create deployment not-best-effort-nginx --image=nginx --replicas=2  --namespace=quota-scopes
kubectl edit deployment not-best-effort-nginx -n quota-scopes

3. 验证:

 kubectl get pods -n quota-scopes
 kubectl describe quota -n quota-scopes

5. 基于优先级类(PriorityClass)来设置资源配额

注:这个鬼货色没有用过官网文档看来的 ……
FEATURE STATE: Kubernetes v1.17 [stable]
Pod 能够创立为特定的优先级。通过应用配额规约中的 scopeSelector 字段,用户能够依据 Pod 的优先级管制其系统资源耗费。
仅当配额标准中的 scopeSelector 字段抉择到某 Pod 时,配额机制才会匹配和计量 Pod 的资源耗费。
如果配额对象通过 scopeSelector 字段设置其作用域为优先级类,则配额对象只能 跟踪以下资源:

  • pods
  • cpu
  • memory
  • ephemeral-storage
  • limits.cpu
  • limits.memory
  • limits.ephemeral-storage
  • requests.cpu
  • requests.memory
  • requests.ephemeral-storage

本示例创立一个配额对象,并将其与具备特定优先级的 Pod 进行匹配。该示例的工作形式如下:

  • 集群中的 Pod 可取三个优先级类之一,即 “low”、”medium”、”high”。
  • 为每个优先级创立一个配额对象。

将以下 YAML 保留到文件 quota.yml 中。

apiVersion: v1
kind: List
items:
- apiVersion: v1
  kind: ResourceQuota
  metadata:
    name: pods-high
  spec:
    hard:
      cpu: "1000"
      memory: 200Gi
      pods: "10"
    scopeSelector:
      matchExpressions:
      - operator : In
        scopeName: PriorityClass
        values: ["high"]
- apiVersion: v1
  kind: ResourceQuota
  metadata:
    name: pods-medium
  spec:
    hard:
      cpu: "10"
      memory: 20Gi
      pods: "10"
    scopeSelector:
      matchExpressions:
      - operator : In
        scopeName: PriorityClass
        values: ["medium"]
- apiVersion: v1
  kind: ResourceQuota
  metadata:
    name: pods-low
  spec:
    hard:
      cpu: "5"
      memory: 10Gi
      pods: "10"
    scopeSelector:
      matchExpressions:
      - operator : In
        scopeName: PriorityClass
        values: ["low"]

应用 kubectl create 命令运行以下操作。

kubectl create -f quota.yml
kubectl describe quota

LimitRange

LimitRange 用来限度 namespace 中 单个 Pod 默认资源 request 和 limit

1. 个别的例子 单个 container 的 pod

嗯 个别是通过 requests limits 去限度 pod cpu 与内存的资源的。如下:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: php-test
spec:
  replicas: 2
  strategy:
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1
      maxUnavailable: 0
  selector:
    matchLabels:
      app: php-test
  template:
    metadata:
      labels:
        app: php-test
    spec:
      containers:
        - name: php-test
          image: ccr.ccs.tencentyun.com/master/php-test:0.1
          env:
          - name: PHP_MEM_LIMIT
            value: "256M"
          envFrom:
          - configMapRef:
              name: deploy
          ports:
            - containerPort: 80
          resources:
            requests:
              memory: "256M"
              cpu: "250m"
            limits:
              memory: "2048M"
              cpu: "4000m" 
          livenessProbe:
            httpGet:
              scheme: HTTP
              path: /test.html
              port: 80
            initialDelaySeconds: 30
            periodSeconds: 30
            successThreshold: 1
            failureThreshold: 3
          readinessProbe:
            httpGet:
              scheme: HTTP
              path: /test.html
              port: 80
            initialDelaySeconds: 30
            periodSeconds: 30
      imagePullSecrets:                                              
        - name: tencent
---

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: php-test
  labels:
    app: php-test
spec:
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  selector:
    app: php-test

2. 多个 container 的 pod

当然了 一个 pod 能够有多个 container:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: kucc1
spec:
  containers:
  - image: nginx
    name: nginx
    resources:
      requests:
        memory: "256M"
        cpu: "250m"
      limits:
        memory: "2048M"
        cpu: "4000m"     
  - image: redis
    name: redis
    resources:
      requests:
        memory: "256M"
        cpu: "250m"
      limits:
        memory: "2048M"
        cpu: "4000m"     

这个 pod 的 request 内存最低是 512M,cpu 是 0.5 核。limits 内存是 4096M,cpu 是 8 核。

嗯 pod 与 container 的关系,一个 pod 能够包含多个 container

对于资源的调度与 pod 的 Qos 模型:

资源管理 -Compute Resource
qos- 服务质量治理

kubernetes 在对 pod 进行调度的时候,kube-scheduler 只会依照 requests 的值进行计算。而在真正设置 Cgroups 限度的时候,kubelet 则会依照 limits 的值来进行设置。
Kubernetes 将 pod 划分为 3 种 QoS 等级:

  • BestEffort(优先级最低)
  • Burstable
  • Guaranteed(优先级最高)

最低优先级的 QoS 等级是 BestEffort。会调配给那些没有(为任何容器)设置任何 requests 和 limits 的 pod。在这个等级运行的容器没有任何资源保障。在最坏状况下,它们分不到任何 CPU 资源,同时在须要为其余 pod 开释内存时,这些容器会第一批被杀死。不过因为 BestEffort pod 没有配置内存 limits,当有短缺的可用内存时,这些容器能够应用任意多的内存。


apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: php-test
  namespace: develop
spec:
  containers:
  - name:  php-test
    image: nginx

Guaranteed 级别的 pod,有以下几个条件:

  • CPU 和内存都要设置 requests 和 limits
  • 每个容器都须要设置资源量
  • 它们必须相等(每个容器的每种资源的 requests 和 limits 必须相等)

    
    apiVersion: v1
    kind: Pod
    metadata:
    name: php-test
    namespace: qa
    spec:
    containers:
    - name: php-test
      image: nginx
      resources:
        limits:
          memory: "200Mi"
          cpu: "700m"
        requests:
          memory: "200Mi"
          cpu: "700m"

Burstable QoS 等级介于 BestEffort 和 Guaranteed 之间。其余所有 的 pod 都属于这个等级。包含容器的 requests 和 limits 不雷同的单容器 pod,至多有 一个容器只定义了 requests 但没有定义 limits 的 pod,以及一个容器的 requests,limits 相等,然而另一个容器不指定 requests 或 limits 的 pod。


apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: php-test
  namespace: master
spec:
  containers:
  - name: php-test
    image: nginx
    resources:
      limits
        memory: "200Mi"
      requests:
        memory: "100Mi"

注:
Guaranteed >Burstable > BestEffort 故 在下面的实例中我采纳了三个不同的 namespace 进行了优先性的一个辨别吧算是。因为我的 master namespace 是最重要优先的线上服务,qa 算是测试环境,develop 是开发环境。防止资源被抢占的最好形式就是将 resource 中 limits 与 requests 值设置为雷同的值,Qos 优先级为 Guaranteed。

如何保障 pod 的资源优先性与调度的优先性?

kubernetes pod 利用散布到哪个节点上默认是通过 master 的 scheduler 通过一系列算法得出的,用户是无干涉过程和后果的。设置 Qos 优先级为 Guaranteed 只能保障资源的优先。还有什么其余的形式去保障资源的优先与调度呢?

1. NodeSelector 定向调度

将 pod 调度到一组含有雷同标签的 work 节点

[root@sh-master-01 ~]#  kubectl get nodes --show-labels
NAME           STATUS                     ROLES                  AGE   VERSION   LABELS
sh-master-01   Ready                      control-plane,master   92d   v1.21.1   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=sh-master-01,kubernetes.io/os=linux,node-role.kubernetes.io/control-plane=,node-role.kubernetes.io/master=,node.kubernetes.io/exclude-from-external-load-balancers=
sh-master-02   Ready                      control-plane,master   92d   v1.21.1   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=sh-master-02,kubernetes.io/os=linux,node-role.kubernetes.io/control-plane=,node-role.kubernetes.io/master=,node.kubernetes.io/exclude-from-external-load-balancers=
sh-master-03   Ready                      control-plane,master   92d   v1.21.1   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=sh-master-03,kubernetes.io/os=linux,node-role.kubernetes.io/control-plane=,node-role.kubernetes.io/master=,node.kubernetes.io/exclude-from-external-load-balancers=
sh-work-01     Ready                      <none>                 92d   v1.21.1   IngressProxy=true,beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=sh-work-01,kubernetes.io/os=linux,topology.com.tencent.cloud.csi.cbs/zone=ap-shanghai-2
sh-work-02     Ready                      <none>                 92d   v1.21.1   IngressProxy=true,beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=sh-work-02,kubernetes.io/os=linux,topology.com.tencent.cloud.csi.cbs/zone=ap-shanghai-2
sh-work-03     Ready                      <none>                 92d   v1.21.1   IngressProxy=true,beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=sh-work-03,kubernetes.io/os=linux,topology.com.tencent.cloud.csi.cbs/zone=ap-shanghai-2

给节点 sh-work-01 打一个 zone=shanghai 标签,

[root@sh-master-01 ~]# kubectl label node sh-work-01 zone=shanghai
node/sh-work-01 labeled
[root@sh-master-01 ~]#  kubectl get nodes --show-labels
NAME           STATUS                     ROLES                  AGE   VERSION   LABELS
sh-master-01   Ready                      control-plane,master   92d   v1.21.1   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=sh-master-01,kubernetes.io/os=linux,node-role.kubernetes.io/control-plane=,node-role.kubernetes.io/master=,node.kubernetes.io/exclude-from-external-load-balancers=
sh-master-02   Ready                      control-plane,master   92d   v1.21.1   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=sh-master-02,kubernetes.io/os=linux,node-role.kubernetes.io/control-plane=,node-role.kubernetes.io/master=,node.kubernetes.io/exclude-from-external-load-balancers=
sh-master-03   Ready                      control-plane,master   92d   v1.21.1   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=sh-master-03,kubernetes.io/os=linux,node-role.kubernetes.io/control-plane=,node-role.kubernetes.io/master=,node.kubernetes.io/exclude-from-external-load-balancers=
sh-work-01     Ready                      <none>                 92d   v1.21.1   IngressProxy=true,beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=sh-work-01,kubernetes.io/os=linux,topology.com.tencent.cloud.csi.cbs/zone=ap-shanghai-2,zone=shanghai
sh-work-02     Ready                      <none>                 92d   v1.21.1   IngressProxy=true,beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=sh-work-02,kubernetes.io/os=linux,topology.com.tencent.cloud.csi.cbs/zone=ap-shanghai-2
sh-work-03     Ready                      <none>                 92d   v1.21.1   IngressProxy=true,beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=sh-work-03,kubernetes.io/os=linux,topology.com.tencent.cloud.csi.cbs/zone=ap-shanghai-2

新建一个 pod 调度到 zone=shanghai 节点
就用 nginx 镜像去做测试了:

kubectl run nginx --image=nginx:latest --port=80  --dry-run -o yaml > nodeselector.yaml

vim nodeselector.yaml, 减少 nodeSelector 配置

cat > nodeselector.yaml << EOF
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    run: nginx
  name: nginx
spec:
  containers:
  - image: nginx:latest
    name: nginx
    ports:
    - containerPort: 80
    resources: {}
  nodeSelector:
    zone: shanghai
  dnsPolicy: ClusterFirst
  restartPolicy: Always
status: {}
EOF

部署并验证 pod 是否调度到 sh-work-01 节点:

kubectl apply -f nodeselector.yaml
kubectl get pods -o wide

注:nodeSelector属于强制性的,如果咱们的指标节点没有可用的资源,Pod 就会始终处于 Pending 状态。

2. NodeAffinity:Node 亲和性

1. 亲和性调度能够分成软策略和硬策略两种形式:

1. 软策略 -preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

     只是强调优先,然而不强求。就是如果你没有满足调度要求的节点的话,pod 就会疏忽这条规定,持续实现调度过程,说白了就是 ** 满足条件最好了,没有的话也无所谓了 ** 的策略。当然还能够有多个优先规定,能够设置 wight 权重值,定义先后顺序。

2. 硬策略 -requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

必须满足指定的规定才能够调度 pod 到 node 上,比拟强硬了,如果没有满足条件的节点的话,就一直重试直到满足条件为止,简略说就是 你必须满足我的要求,不然我就不干 的策略。

2. 对于 IgnoredDuringExecution

具体见官网:

IgnoredDuringExecution 相似于 nodeSelector 的工作原理,如果节点的标签在运行时产生变更,从而不再满足 Pod 上的亲和性规定,那么 Pod 将依然持续在该节点上运行。

3. 常见的语法操作符

提供的操作符有上面的几种:

  • 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

如果你同时指定了 nodeSelector 和 nodeAffinity,_两者_必须都要满足,能力将 Pod 调度到候选节点上。
如果你指定了多个与 nodeAffinity 类型关联的 nodeSelectorTerms,则 如果其中一个 nodeSelectorTerms 满足的话,pod 将能够调度到节点上。
如果你指定了多个与 nodeSelectorTerms 关联的 matchExpressions,则 只有当所有 matchExpressions 满足的话,Pod 才会能够调度到节点上。
如果你批改或删除了 pod 所调度到的节点的标签,Pod 不会被删除。换句话说,亲和性抉择只在 Pod 调度期间无效。
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 中的 weight 字段值的 范畴是 1-100。对于每个合乎所有调度要求(资源申请、RequiredDuringScheduling 亲和性表达式等)的节点,调度器将遍历该字段的元素来计算总和,并且如果节点匹配对应的 MatchExpressions,则增加“权重”到总和。而后将这个评分与该节点的其余优先级函数的评分进行组合。总分最高的节点是最优选的。

4. 举个例子

1. 对于硬策略的例子

搞一个没有的的标签试一下硬限度:

cat > pod-nodeAffinity.yaml << EOF
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-nodeaffinity
  namespace: default
  labels:
    app: myapp
    type: pod
spec:
  containers:
  - name: myapp
    image: ikubernetes/myapp:v1
    ports:
    - name: http
      containerPort: 80
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/hostname
            operator: In
            values:
            - node01
EOF
kubectl apply -f pod-nodeAffinity.yaml 
kubectl get pods 


嗯 我是没有 kubernetes.io/hostname:node01 标签的节点的所以 pod 始终处于 pending 状态
批改一下 kubernetes.io/hostname:sh-work-01 吧

嗯 如下

删除重新部署一下试试:

kubectl delete -f pod-nodeAffinity.yaml
kubectl create -f pod-nodeAffinity.yaml


而后我当初批改下 values 试试?将 sh-work-01 批改为 sh-work-02


仍然如此! 进一步验证了 IgnoredDuringExecution 的个性!

2. 对于软策略的例子

仍然是整一个没有的 label 标签的节点去调度:

cat > pod-prefer.yaml << EOF
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-prefer
  namespace: default
  labels:
    app: myapp
    type: pod
spec:
  containers:
  - name: myapp
    image: ikubernetes/myapp:v1
    ports:
    - name: http
      containerPort: 80
  affinity:
    nodeAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 10
        preference:
          matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/hostname
            operator: In
            values:
            - node01           
EOF            
[root@sh-master-01 priority]# kubectl apply -f pod-prefer.yaml 
pod/pod-prefer created
[root@sh-master-01 priority]# kubectl get pods
NAME                          READY   STATUS              RESTARTS   AGE
csi-app                       1/1     Running             10         93d
nginx                         1/1     Running             0          62m
php-apache-5b95f8f674-clzn5   1/1     Running             2          86d
pod-nodeaffinity              1/1     Running             0          19m
pod-prefer                    0/1     ContainerCreating   0          3s
[root@sh-master-01 priority]# kubectl get pods -o wide
NAME                          READY   STATUS              RESTARTS   AGE   IP           NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES
csi-app                       1/1     Running             10         93d   10.0.4.204   sh-work-01   <none>           <none>
nginx                         1/1     Running             0          62m   10.0.4.60    sh-work-01   <none>           <none>
php-apache-5b95f8f674-clzn5   1/1     Running             2          86d   10.0.3.64    sh-work-03   <none>           <none>
pod-nodeaffinity              1/1     Running             0          19m   10.0.4.118   sh-work-01   <none>           <none>
pod-prefer                    0/1     ContainerCreating   0          7s    <none>       sh-work-02   <none>           <none>


嗯 我是没有 label kubernetes.io/hostname:node01 节点的。后果他调度到了 sh-work-02 节点。这算是体现了不强制了吧?
而后再测试一下权重?

cat > pod-prefer1.yaml << EOF
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-prefer1
  namespace: default
  labels:
    app: myapp1
    type: pod
spec:
  containers:
  - name: myapp1
    image: ikubernetes/myapp:v1
    ports:
    - name: http
      containerPort: 80
  affinity:
    nodeAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 10
        preference:
          matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/hostname
            operator: In
            values:
            - sh-work-01
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 20
        preference:
          matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/hostname
            operator: In
            values:
            - sh-work-03
EOF
[root@sh-master-01 priority]# kubectl apply -f pod-prefer1.yaml 
pod/pod-prefer1 created
[root@sh-master-01 priority]# kubectl get pods -o wide
NAME                          READY   STATUS              RESTARTS   AGE     IP           NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES
csi-app                       1/1     Running             10         93d     10.0.4.204   sh-work-01   <none>           <none>
nginx                         1/1     Running             0          67m     10.0.4.60    sh-work-01   <none>           <none>
php-apache-5b95f8f674-clzn5   1/1     Running             2          86d     10.0.3.64    sh-work-03   <none>           <none>
pod-nodeaffinity              1/1     Running             0          23m     10.0.4.118   sh-work-01   <none>           <none>
pod-prefer                    1/1     Running             0          4m57s   10.0.5.181   sh-work-02   <none>           <none>
pod-prefer1                   0/1     ContainerCreating   0          6s      <none>       sh-work-03   <none>           <none>

嗯基于权重调度到了 sh-work-03 的节点上了

3. 至于软硬策略共事存在呢?

做一个例子共事存在软策略与硬策略

cat > pod-prefer2.yaml << EOF
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: with-node-affinity
spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/hostname
            operator: In
            values:
            - sh-work-01
            - sh-work-02
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 10
        preference:
          matchExpressions:
          - key: zone
            operator: In
            values:
            - shanghai
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: k8s.gcr.io/pause:2.0
EOF    
 kubectl apply -f pod-prefer2.yaml
 kubectl get pods -o wide

当然了不论 preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 中的值是什么,前提是要先满足 requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 中的 values。

  1. PodAfinity: Pod 亲和性和互斥调度策略
    Pod 间亲和性通过 PodSpec 中 affinity 字段下的 podAffinity 字段进行指定。而 Pod 间反亲和性通过 PodSpec 中 affinity 字段下的 podAntiAffinity 字段进行指定。
    次要还是用来让一些频繁调用相互依赖的 pod 尽可能部署在一台 node 或者雷同区域,还有占用资源的 pod 互斥,散布在不同的节点或者区域。
    举例子:

    1. 先部署一个带有标签 security=S1 app=busybox 的 Pod

    cat > pod-flag.yaml << EOF
    apiVersion: v1
    kind: Pod
    metadata:
      name: pod-flag
      namespace: default
      labels:
     app: busybox
     security: S1
    spec:
      containers:
      - name: busybox
     image: busybox:1.28.4
     command:
       - sleep
       - "3600"
     imagePullPolicy: IfNotPresent
    EOF    
    kubectl apply -f pod-flag.yaml
    kubectl get pods --show-labels

    2. Pod 应用 pod 亲和性 的示例:

    1. 软策略亲和性

    cat > with-pod-affinity.yaml << EOF
    apiVersion: v1
    kind: Pod
    metadata:
      name: with-pod-affinity
    spec:
      affinity:
     podAffinity:
       requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
       - labelSelector:
           matchExpressions:
           - key: security
             operator: In
             values:
             - S1
         topologyKey: kubernetes.io/hostname
      containers:
      - name: with-pod-affinity
     image: k8s.gcr.io/pause:2.0
    EOF    
    kubectl apply -f with-pod-affinity.yaml
    kubectl get pods -o wide

    2. 对于 topologyKey

    顾名思义,topology 就是 拓扑 的意思,这里指的是一个 拓扑域,是指一个范畴的概念,比方一个 Node、一个机柜、一个机房或者是一个地区(如杭州、上海)等,实际上对应的还是 Node 上的标签。这里的 topologyKey 对应的是 Node 上的标签的 Key(没有 Value),能够看出,其实 topologyKey 就是用于筛选 Node 的。通过这种形式,咱们就能够将各个 Pod 进行跨集群、跨机房、跨地区的调度了。没有搞多个区域 zone 就一个我这里当初。
    原文链接:https://blog.csdn.net/asdfsadfasdfsa/article/details/106027367

    3. 硬策略亲和性

    强制要求

    cat > with-pod-affinity1.yaml << EOF
    apiVersion: v1
    kind: Pod
    metadata:
      name: with-pod-affinity1
    spec:
      affinity:
     podAffinity:
       preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
       - labelSelector:
           matchExpressions:
           - key: security
             operator: In
             values:
             - S1
         topologyKey: kubernetes.io/hostname
      containers:
      - name: with-pod-affinity1
     image: k8s.gcr.io/pause:2.0
    EOF 


    ErrImagePull 疏忽,用的官网例子没有改镜像 image。失常的用 nginx image 就好了。

    3. Pod 的互斥性调度

    Pod 与 security=S1 处于同一个 zone,不与 app=busybox 的 pod 在同一个 Node:

    cat > with-pod-antiaffinity.yaml << EOF
    apiVersion: v1
    kind: Pod
    metadata:
      name: with-pod-antiaffinity
    spec:
      affinity:
     podAffinity:
       requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
       - labelSelector:
           matchExpressions:
           - key: security
             operator: In
             values:
             - S1
         topologyKey: topology.com.tencent.cloud.csi.cbs/zone
     podAntiAffinity:
       requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
       - labelSelector:
           matchExpressions:
           - key: app
             operator: In
             values:
             - busybox
         topologyKey: kubernetes.io/hostname
      containers:
      - name: with-pod-antiaffinity
     image: nginx
    EOF 
     kubectl apply -f with-pod-antiaffinity.yaml
     kubectl get pods -o wide --show-labels


    嗯 pod 调度到了 sh-work-02 之外的节点,这个中央还是有点绕,有工夫再好好钻研一下

    4. Taints and Tolerations 污点和容忍

    1. 集群信息

    [root@sh-master-01 priority]# kubectl get node
    NAME           STATUS                     ROLES                  AGE   VERSION
    sh-master-01   Ready                      control-plane,master   93d   v1.21.1
    sh-master-02   Ready                      control-plane,master   93d   v1.21.1
    sh-master-03   Ready                      control-plane,master   93d   v1.21.1
    sh-work-01     Ready                      <none>                 93d   v1.21.1
    sh-work-02     Ready                      <none>                 93d   v1.21.1
    sh-work-03     Ready                      <none>                 93d   v1.21.1
    test-01        Ready,SchedulingDisabled   <none>                 86d   v1.21.0

    2. 给 sh-work-01 节点打上污点(key=work、value=ops、effect=NoSchedule)

    kubectl taint nodes sh-work-01 work=ops:NoSchedule

    3. 整一个 daemonset 做测试吧 比拟直观

    cat > nginx-daemonset.yaml << EOF
    apiVersion: apps/v1
    kind: DaemonSet
    metadata:
      name: nginx-1
      namespace: default
      labels:
     web: nginx-1
    spec:
      selector:
     matchLabels:
       web: nginx-1
      template:
     metadata:
       labels:
         web: nginx-1
     spec:
       containers:
       - name: nginx-1
         image: nginx:1.17
         ports:
         - containerPort: 80
    EOF       
    kubectl apply -f nginx-daemonset.yaml
    kubectl get pods -o wide --show-labels


    注:我将 test-01 节点加上污点是因为我这个 node 是 SchedulingDisabled 的其实。然而 daemonset 也是会部署到 IE 点下来为了不便辨别。
    移除 sh-work-01 的污点看一下会产生什么:

    [root@sh-master-01 priority]#  kubectl taint nodes sh-work-01 work:NoSchedule-
    node/sh-work-01 untainted
    [root@sh-master-01 priority]#  kubectl get pods -o wide --show-labels


    嗯 去掉 sh-work-01 节点的正点标签。节点就复原调度了。

    4. 减少容忍度参数,进行测试

    cat > nginx-daemonset-2.yaml << EOF
    apiVersion: apps/v1
    kind: DaemonSet
    metadata:
      name: nginx-2
      namespace: default
      labels:
     web: nginx-2
    spec:
      selector:
     matchLabels:
       web: nginx-2
      template:
     metadata:
       labels:
         web: nginx-2
     spec:
       containers:
       - name: nginx-2
         image: nginx:1.17
         ports:
         - containerPort: 80
       tolerations:
       - key: "work"
         operator: "Equal"
         value: "ops"
         effect: "NoSchedule"        
    EOF  
    kubectl apply -f nginx-daemonset-2.yaml
    kubectl get pods -o wide --show-labels


    嗯正点节点都被调度了,包含 test-01 节点。这里在给 test-01 节点加个其余正点?反正就是不想让他被调度:

    kubectl taint nodes test-01 work1=dev:NoSchedule

    test-01 节点中的 pod 仍未被驱赶

    批改下 work=ops 的标签要不然?

    kubectl taint nodes test-01 work=dev:NoSchedule --overwrite=true


    还是一样。
    该怎么搞呢?

    5. 批改 test-01 节点的污点,将 effect 批改为 ”NoExecute”,测试 Pod 是否会被驱赶

    kubectl taint nodes test-01 work=dev:NoExecute --overwrite=true


    驱赶胜利了 ……
    对于 Taints and Tolerations 能够参照:https://www.jianjiacc.cn/archives/6fdbe877.html

总结一下:

  1. 创立集群应该进行正当的资源布局,对容量进行布局
  2. 能够依据 pod 的 qos 进行资源的优先调度以及资源分配(当然了还是会有 pod OOM)
  3. 能够通过节点打标签 亲和性反亲和性对资源进行正当调度,免得造成集群资源雪崩
  4. 不同 kubernetes 版本间接还是有些许的区别的,尽量还官网看文档吧!

正文完
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