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Kubernetes 亲和性 反亲和性 污点 容忍及维护驱逐
亲和性
官方网站：
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（1）节点亲和性
pod.spec.nodeAffinity
●preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软策略
●requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬策略
（2）Pod 亲和性
pod.spec.affinity.podAffinity/podAntiAffinity
●preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软策略
●requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬策略
简单理解：
假设你是一位旅行者，你打算去一个陌生的城市旅游。你可以把自己理解成一个Pod，而城市中的不同景点可以看作是节点。节点亲和性就是你更倾向于去那些有你感兴趣的景点所在的节点。
如果你一定要去某个特定的景点，比如博物馆，这就是硬策略；而如果你说你想去并且最好能去博物馆，但如果没有也可以去其他景点，这就是软策略。
另外，假设你有一个很好的朋友叫小明，他也打算去旅行。你倾向于和小明一起去旅游，这就是Pod亲和性。如果你一定要和小明一起去旅游，这就是硬策略；而如果你说你想和小明一起去旅游，但如果没有也可以独自旅行，这就是软策略。
//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
#查看集群中所有节点的信息，并显示节点的标签。
kubectl get nodes --show-labels
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬策略mkdir /opt/affinity
cd /opt/affinityvim pod1.yamlapiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: with-node-affinity
spec: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:- node02containers:- name: with-node-affinityimage: soscscs/myapp:v1kubectl apply -f pod1.yaml
kubectl get pods -o wide
#先删除所有的 Pod，然后重新创建一个新的 Pod，并获取所有 Pod 的详细信息
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。
//preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软策略
vim pod2.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: affinitylabels:app: node-affinity-pod
spec:containers:- name: with-node-affinity-1image: soscscs/myapp:v1affinity: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/hostnameoperator: Invalues:- node03 #有node03就选 没有也可以kubectl apply -f pod2.yaml
kubectl get pods -o wide
//把values:的值改成node01，则会优先在node01上创建Pod
kubectl delete pod --all && kubectl apply -f pod2.yaml && kubectl get pods -o wide
//如果把硬策略和软策略合在一起使用，则要先满足硬策略之后才会满足软策略
//示例：
vim pod3.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: affinitylabels:app: node-affinity-pod
spec:containers:- name: with-node-affinityimage: soscscs/myapp:v1affinity: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/hostnameoperator: NotInvalues:- node02preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: #再满足软策略，优先选择有xiaoma=a标签的节点- weight: 1preference:matchExpressions:- key: xiaomaoperator: Invalues:- 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: myapp01labels:app: myapp01
spec:containers:- name: with-node-affinityimage: soscscs/myapp:v1kubectl 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: myapp02labels:app: myapp02
spec:containers:- name: myapp02image: soscscs/myapp:v1affinity:podAffinity:requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:- labelSelector:matchExpressions:- key: appoperator: Invalues:- myapp01topologyKey: 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
//使用 Pod 反亲和性调度
示例1：
vim pod5.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: myapp10labels:app: myapp10
spec:containers:- name: myapp10image: soscscs/myapp:v1affinity:podAntiAffinity:preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:- weight: 100podAffinityTerm:labelSelector:matchExpressions:- key: appoperator: Invalues:- myapp01topologyKey: 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.yam
l
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: myapp20labels:app: myapp20
spec:containers:- name: myapp20image: soscscs/myapp:v1affinity:podAntiAffinity:requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:- labelSelector:matchExpressions:- key: appoperator: Invalues:- myapp01topologyKey: 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=myapp03kubectl 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
//污点(Taint) 和 容忍(Tolerations)
//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：
●NoSchedule：表示 k8s 将不会将 Pod 调度到具有该污点的 Node 上
●PreferNoSchedule：表示 k8s 将尽量避免将 Pod 调度到具有该污点的 Node 上
●NoExecute：表示 k8s 将不会将 Pod 调度到具有该污点的 Node 上，同时会将 Node 上已经存在的 Pod 驱逐出去
kubectl get nodes
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
master Ready master 11d v1.20.11
node01 Ready <none> 11d v1.20.11
node02 Ready <none> 11d v1.20.11
//master 就是因为有 NoSchedule 污点，k8s 才不会将 Pod 调度到 master 节点上
kubectl describe node master
…
Taints: node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule
#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-
kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
myapp01 1/1 Running 0 4h28m 10.244.2.3 node02 <none> <none>
myapp02 1/1 Running 0 4h13m 10.244.2.4 node02 <none> <none>
myapp03 1/1 Running 0 3h45m 10.244.1.4 node01 <none> <none>
kubectl taint node node02 check=mycheck:NoExecute
//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>
//容忍(Tolerations)
设置了污点的 Node 将根据 taint 的 effect:NoSchedule、PreferNoSchedule、NoExecute 和 Pod 之间产生互斥的关系，Pod 将在一定程度上不会被调度到 Node 上。但我们可以在 Pod 上设置容忍(Tolerations)，意思是设置了容忍的 Pod 将可以容忍污点的存在，可以被调度到存在污点的 Node 上。
kubectl taint node node01 check=mycheck:NoExecute
vim pod3.yamlkubectl apply -f pod3.yaml//在两个 Node 上都设置了污点后，此时 Pod 将无法创建成功
kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
myapp01 0/1 Pending 0 17s <none> <none> <none> <none>vim pod3.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: myapp01labels:app: myapp01
spec:containers:- name: with-node-affinityimage: soscscs/myapp:v1tolerations:- 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>
//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-
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--ignore-daemonsets：无视 DaemonSet 管理下的 Pod。
--delete-local-data：如果有 mount local volume 的 pod，会强制杀掉该 pod。
--force：强制释放不是控制器管理的 Pod，例如 kube-proxy。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>
//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：
（1）调度到某台 node 上。kubernetes 根据一定的优先级算法选择一台 node 节点将其作为 Pod 运行的 node
（2）拉取镜像
（3）挂载存储配置等
（4）运行起来。如果有健康检查，会根据检查的结果来设置其状态。
phase 的可能状态有：
●Pending：表示APIServer创建了Pod资源对象并已经存入了etcd中，但是它并未被调度完成（比如还没有调度到某台node上），或者仍然处于从仓库下载镜像的过程中。●Running：Pod已经被调度到某节点之上，并且Pod中所有容器都已经被kubelet创建。至少有一个容器正在运行，或者正处于启动或者重启状态（也就是说Running状态下的Pod不一定能被正常访问）。●Succeeded：有些pod不是长久运行的，比如job、cronjob，一段时间后Pod中的所有容器都被成功终止，并且不会再重启。需要反馈任务执行的结果。●Failed：Pod中的所有容器都已终止了，并且至少有一个容器是因为失败终止。也就是说，容器以非0状态退出或者被系统终止，比如 command 写的有问题。●Unknown：表示无法读取 Pod 状态，通常是 kube-controller-manager 无法与 Pod 通信。
##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
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