一、Kubernetes 中 Pod 调度的重要性

在 Kubernetes 的世界里，Pod 调度就像是一个繁忙的交通指挥官，负责把小车（也就是我们的 Pod）送到最合适的停车位（节点）。调度不仅关乎资源的合理利用，还关乎应用的“生死存亡”，下面让我们来看看为什么调度这么重要。

1. 资源优化: 想象一下，如果每辆小车都随意停放，那简直是停车场的灾难！调度器通过精确的“停车导航”，确保每个 Pod 找到合适的停车位，最大化利用资源，避免“挤得满满当当”。

2. 故障恢复: 假设某个节点出故障了，就像一辆车突然抛锚。调度器会迅速反应，把出问题的 Pod 送到其他健康的节点，确保你的应用不至于“趴窝”。

3. 负载均衡: 想象一下，如果所有车都停在同一边，另一边却空荡荡的，那就会造成交通堵塞。调度器会聪明地把 Pod 分散到各个节点，保持负载均匀，就像一个和谐的舞蹈。

4. 策略实施: Kubernetes 调度器可不止是个简单的指挥官，它还有一套自己的“调度法则”。通过亲和、反亲和、污点和容忍等机制，调度器确保每个 Pod 都能按照自己的“喜好”找到理想的驻地，确保万无一失。

5. 可扩展性: 当你的应用像气球一样迅速膨胀，调度器的灵活性就显得尤为重要。它可以轻松应对负载的变化，动态扩展和收缩，确保一切运转顺利。

总之，Pod 调度在 Kubernetes 中就像是后台默默工作的英雄，保证了应用的高效、安全和稳定。了解调度机制，能让你在这个容器化的世界里游刃有余，简直是必备技能！

二、Node Selector

定义与用法

Node Selector，就像是一位细心的“挑剔”朋友，专门帮你选择最合适的聚会场地。在 Kubernetes 中，Node Selector 用来告诉调度器，某个 Pod 需要在特定的节点上运行。通过这种方式，你可以确保你的应用在最合适的环境中“发光发热”。

想象一下，你的应用是一位超级明星，它希望在拥有高性能显卡的节点上演出，而不是在一个配置较低的机器上“打酱油”。Node Selector 正是为了满足这种需求，让你的 Pod 在适合它们的舞台上展现才华。

示例

假设你有一个需要强大磁盘 io 能力的应用，想把它放在一个“磁盘大咖”的节点上。

给节点设置标签

先来给 node01 设置一个 disk=ssd 的 label

kubectl label nodes k8s-node01.local disktype=ssd

查看一下标签

kubectl get nodes -l disktype=ssd 

NAME               STATUS   ROLES    AGE    VERSIONk8s-node01.local   Ready    <none>   161d   v1.30.0

然后使用 Node Selector 来指定节点的标签。例如：

# node-selector.yamlapiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata:  name: nginx-deployment  labels:    app: nginxspec:  replicas: 2  # 设置 Pod 副本数为 2  selector:    matchLabels:      app: nginx  template:    metadata:      labels:        app: nginx    spec:      containers:      - name: nginx-container        image: nginx:latest        ports:        - containerPort: 80      nodeSelector:        disktype: ssd

创建 deployment

kubectl apply -f node-selector.yaml deployment.apps/nginx-deployment created
kubectl get po -o wide NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE               NOMINATED NODE   READINESS GATESnginx-deployment-56f59878c8-cgfsx   1/1     Running   0          8s    10.244.1.32   k8s-node01.local   <none>           <none>nginx-deployment-56f59878c8-z64rz   1/1     Running   0          8s    10.244.1.31   k8s-node01.local   <none>           <none>

在这个例子中，Pod 会被调度到一个标签为 disktype: ssd的节点上。这样，你的超级明星就可以在最佳环境中大放异彩，而不是在普通的节点上苦苦挣扎！

所以，Node Selector 就是你的“挑剔朋友”，帮助你的 Pod 找到最合适的“舞台”，确保它们能够充分发挥潜力。

三、亲和与反亲和

1. 亲和（Affinity）

定义

亲和，听起来像个恋爱中的小年轻，其实它是 Kubernetes 中帮助你选择 Pod 在哪个节点上“约会”的小助手。通过亲和规则，Pod 可以被调度到具有特定标签的节点上，就像在选择一个合适的地方约会一样！

类型

1. 节点亲和（Node Affinity）:

就像在大城市里找适合自己的房子一样，节点亲和让你可以将 Pod 调度到具有特定标签的节点上。比如，你可能想把 Pod 安排在 SSD 硬盘的节点上，因为那儿的性能更好。

2. Pod 亲和（Pod Affinity）:

如果你想让某些 Pod 在一起生活，互相照应，Pod 亲和就派上用场了。它允许你把新的 Pod 调度到已经存在某个 Pod 的节点上，形成一个“温暖的大家庭”。

示例

下面是一个部署 Nginx 的 YAML 文件，使用节点亲和来确保 Pod 在带有 disktype=ssd 标签的节点上运行：

# affinity.yamlapiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata:  name: nginx-deploymentspec:  replicas: 2  selector:    matchLabels:      app: nginx  template:    metadata:      labels:        app: nginx    spec:      affinity:        nodeAffinity:          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:            nodeSelectorTerms:            - matchExpressions:              - key: disktype                operator: In                values:                - ssd      containers:      - name: nginx-container        image: nginx:latest        ports:        - containerPort: 80

创建 deployment

kubectl apply -f affinity.yaml 

deployment.apps/nginx-deployment created

kubectl get pods -l app=nginx -o wide

可以看到都运行在 node01 的节点上。

反亲和（Anti-affinity）

定义

反亲和是 Kubernetes 中的另一种调度规则，它的目标是避免将 Pod 调度到与某些特定 Pod 相同的节点上。这就像在选择朋友时，某些人你就是不想和他们一起住，即使他们的房子很漂亮。

用途

反亲和通常用于提高应用程序的可用性和容错性。比如，如果你有多个副本的 Pod，而它们都运行在同一个节点上，那么这个节点出问题时，所有副本都会受到影响。反亲和可以确保它们分布在不同的节点上，就像把鸡蛋放在不同的篮子里，以免一篮子摔了，鸡蛋全没了。

示例

下面是一个使用反亲和规则的 YAML 文件，确保 Nginx Pod 不会与已经存在的 Nginx Pod 一起运行：

# anti-affinity.yamlapiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata:  name: nginx-deploymentspec:  replicas: 3  selector:    matchLabels:      app: nginx  template:    metadata:      labels:        app: nginx    spec:      affinity:        podAntiAffinity:          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:          - labelSelector:              matchExpressions:              - key: app                operator: In                values:                - nginx            topologyKey: "kubernetes.io/hostname"      containers:      - name: nginx-container        image: nginx:latest        ports:        - containerPort: 80

创建 deployment

kubectl apply -f anti-affinity.yaml

创建后结果如下图所示

kubectl get po -l app=nginx -o wide

可以看到已经有两个 pod 在运行，分别以 node01 和 node02 上，另一个处于 peding 中。

查看一下为何处于 pending 中

kubectl describe pod nginx-deployment-5675f7647f-vgkrl  

kubectl describe pod nginx-deployment-5675f7647f-vgkrl  
Name:             nginx-deployment-5675f7647f-vgkrlNamespace:        defaultPriority:         0Service Account:  defaultNode:             <none>Labels:           app=nginx                  pod-template-hash=5675f7647fAnnotations:      <none>Status:           PendingIP:               IPs:              <none>Controlled By:    ReplicaSet/nginx-deployment-5675f7647fContainers:  nginx-container:    Image:        nginx:latest    Port:         80/TCP    Host Port:    0/TCP    Environment:  <none>    Mounts:      /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from kube-api-access-qwjc2 (ro)Conditions:  Type           Status  PodScheduled   False Volumes:  kube-api-access-qwjc2:    Type:                    Projected (a volume that contains injected data from multiple sources)    TokenExpirationSeconds:  3607    ConfigMapName:           kube-root-ca.crt    ConfigMapOptional:       <nil>    DownwardAPI:             trueQoS Class:                   BestEffortNode-Selectors:              <none>Tolerations:                 node.kubernetes.io/not-ready:NoExecute op=Exists for 300s                             node.kubernetes.io/unreachable:NoExecute op=Exists for 300sEvents:  Type     Reason            Age   From               Message  ----     ------            ----  ----               -------  Warning  FailedScheduling  2m7s  default-scheduler    0/3 nodes are available: 1 node(s) had untolerated taint {node-role.kubernetes.io/control-plane: },   2 node(s) didn't match pod anti-affinity rules.   preemption: 0/3 nodes are available: 1 Preemption is not helpful for scheduling,   2 No preemption victims found for incoming pod.

可以看到最后边的信息，说明没有可用的节点。

总结

通过亲和与反亲和，Kubernetes 可以根据你的需求，精确调度 Pod，就像一位优秀的派对策划者，确保每个 Pod 在合适的节点上“社交”。这不仅提高了资源利用率，还增强了应用的稳定性。下次部署时，别忘了这些小秘密哦！

四、污点与容忍：如何让你的 Pod 不那么“娇气”

污点（Taints）

定义与用途

污点，就像一块“禁止进入”的牌子，告诉某些 Pod：“嘿，别过来，我不想跟你玩！” 它的作用就是让 Kubernetes 中的节点标记出特殊要求，只有“合适”的 Pod 才能在那里运行。

比如，你有一个超强的节点，需要做一些高强度的计算任务，那你就可以给这个节点加个“污点”，这样普通的 Pod 就不会误闯进来占用资源了。

示例

kubectl taint nodes k8s-node01.local key=value:NoSchedule

在这个例子中，我们给节点 k8s-node01.local 添加了一个叫做 key=value 的污点，并设置为 NoSchedule。这意味着，除非 Pod 具备容忍这个污点的“超级能力”，否则 Kubernetes 不会调度任何 Pod 到这个节点上。

来创建 deployment 测试一下看还会不会调度到 node01 上去

# deployment.yaml apiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata:  name: nginx-deployment  labels:    app: nginxspec:  replicas: 3   selector:    matchLabels:      app: nginx  template:    metadata:      labels:        app: nginx    spec:      containers:      - name: nginx        image: nginx:latest        ports:        - containerPort: 80

创建 deployment

kubectl apply -f deployment.yaml 

查看 pod 信息

kubectl get pods -l app=nginx -o wide

可以看到 pod 都运行在 node02 上，符合预期，说明污点生效了，默认是不会往 node01 去调度的。

容忍（Tolerations）

定义与用途

容忍就是 Pod 的“通行证”，让它可以无视节点上的“禁止进入”标志（污点）。Pod 如果想进驻被“污点”标记的节点，就必须带上这个“通行证”才行。这就像是：有些节点很挑剔，但有的 Pod 很“宽容”，它说：“没关系，我能忍。”

如何配合污点使用

容忍的作用就是让 Pod 在被打了污点的节点上仍然能够正常调度。这两者就像是门卫和 VIP 卡的关系——门卫不让随便人进，但有 VIP 卡的 Pod 可以说：“我有容忍力，我能过！”

示例：

# tolerations-deployment.yamlapiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata:  name: nginx-deployment  labels:    app: nginxspec:  replicas: 3  selector:    matchLabels:      app: nginx  template:    metadata:      labels:        app: nginx    spec:      tolerations:      - key: "key"        operator: "Equal"        value: "value"        effect: "NoSchedule"      containers:      - name: nginx        image: nginx:latest        ports:        - containerPort: 80

解释：

• apiVersion: apps/v1 表示我们创建的是 Deployment 资源，Kubernetes 中的 Deployment 用于管理应用的副本集（即多个 Pod）。

• replicas: 定义了我们希望创建的 nginx Pod 的副本数量，这里我们设置为 2，因此会有两个 nginx Pod。

• selector: matchLabels 通过 app: nginx 标签选择需要管理的 Pod。

• template: 定义了要部署的 Pod 模板，包括容忍设置和容器规范。

• tolerations: 配置了这个 nginx Deployment 的 Pod 可以容忍有特定 key=value:NoSchedule 污点的节点，允许它们被调度到带有该污点的节点上。

• containers: Pod 内的容器，这里使用 nginx:latest 镜像，并暴露端口 80。

这个配置部署了两个 nginx Pod，并且允许它们被调度到有特定污点的节点上（根据配置的 tolerations）。

创建 deployment

kubectl get po -l app=nginx -o wide

这个示例 Pod 中的 tolerations 配置，允许它无视 key=value:NoSchedule 这样的污点，顺利地跑到有“污点”的节点上。

污点与容忍，谁才是调度的老大？

总结一下，污点是节点上的“门禁”，防止无关 Pod 来捣乱，而容忍就是 Pod 的“VIP 卡”，让它无视门禁，照样可以顺利进驻。这两者相辅相成，是 Kubernetes 调度机制中不可或缺的一部分。

有了这些设置，你就可以有效地控制哪些 Pod 能够运行在哪些节点上。记住：带上“通行证”，你就不怕节点的“臭脾气”了！

五、优先级与抢占：Kubernetes 的「大佬」调度策略

在 Kubernetes 世界中，Pod 不再是平等的。是的，Pod 也有「大佬」和「小透明」之分！这一切全靠优先级（Priority）和抢占（Preemption）来决定。让我们一起看看这两位神秘力量如何影响 Pod 的命运吧！

优先级（Priority）: 谁是大佬？

定义：

优先级就是给 Pod 排座次的机制。Kubernetes 允许你给每个 Pod 设定一个「重要程度」，这个重要程度就决定了它在资源紧张时，是被优先照顾，还是默默无闻地排队。

如何设置：

我们需要先定义一个 PriorityClass，然后在 Nginx 的 Deployment 里引用它。就像是给 Nginx 发了一张“贵宾卡”。

# priority.yamlapiVersion: scheduling.k8s.io/v1kind: PriorityClassmetadata:  name: high-priorityvalue: 1000globalDefault: falsedescription: "High priority for important Nginx pods."
---apiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata:  name: nginx-deploymentspec:  replicas: 2  selector:    matchLabels:      app: nginx  template:    metadata:      labels:        app: nginx    spec:      priorityClassName: high-priority      containers:      - name: nginx        image: nginx:latest        ports:        - containerPort: 80

解释： 我们创建了一个名为 high-priority 的优先级类，给它赋值 1000，然后用这个优先级类部署了两个 Nginx Pod。这意味着这些 Nginx Pod 在资源调度上会得到特别的优待，资源紧张时它们会优先被分配。

创建 deployment

kubectl apply -f priority.yaml 

查看 pod 信息

kubectl get po -l app=nginx -o wide
kubectl describe pod nginx-deployment-646cb6c499-6k864 

抢占（Preemption）：Nginx 也能“赶人”？

定义： 抢占就像给 Nginx 一个特权，告诉 Kubernetes 如果资源紧张，允许这个高优先级的 Pod 抢占低优先级 Pod 的位置。这样，Nginx 能在关键时刻优雅地“赶走”别人，自己稳稳上场。

示例：

# preemption.yamlapiVersion: scheduling.k8s.io/v1kind: PriorityClassmetadata:  name: vip-priorityvalue: 2000preemptionPolicy: PreemptLowerPriorityglobalDefault: falsedescription: "VIP Nginx pods with preemption power."
---apiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata:  name: nginx-deployment-vipspec:  replicas: 2  selector:    matchLabels:      app: nginx-vip  template:    metadata:      labels:        app: nginx-vip    spec:      priorityClassName: vip-priority      containers:      - name: nginx        image: nginx:latest        ports:        - containerPort: 80

解释： 这里，我们为 vip-priority 类的 Nginx Pod 赋予了“抢占”特权。如果资源不足，系统会强制“请走”低优先级的 Pod，让 Nginx VIP 顺利登场。

创建

 kubectl apply -f preemption.yaml

查看 pod 信息

总结：

通过设置优先级，我们可以让某些重要的 Nginx Pod 享有调度特权，而通过抢占，它们甚至能赶走低优先级的 Pod，占据宝贵的资源位。用这种方式，Nginx 不仅能在服务器上跑得快，还能在调度策略上“先发制人”！

六、调度策略：谁来决定 Nginx Pod 住哪里？

Kubernetes 的调度器就是负责给 Pod 找房子的“房屋中介”。它得看哪儿房源充足、住得舒服，同时还得考虑全局平衡。Pod 会被分配到哪台节点上运行，背后其实有一套策略。下面我们来深挖几种常见的调度策略，看看 Nginx Pod 是怎么找到“新家”的。

轮询调度（Round Robin）：大家轮着来，公平第一！

通俗解释：就像大家吃火锅的时候，食材一轮轮下锅，谁都不会落下。轮询调度按顺序遍历节点，把 Pod 均匀地分配到每个节点上。节点 A、B、C 都分到活儿，不会让某个节点忙死，而其他节点闲得发霉。

举个例子：Nginx Pod 1 给节点 A，Pod 2 给节点 B，Pod 3 给节点 C，下一个再轮到 A。

优点：简单公平，特别适合资源相对均衡的情况，能避免某个节点过载。

缺点：轮着来不等于“聪明地来”，有可能会给那些快要爆满的节点安排更多任务，徒增压力。

随机调度（Random）：碰运气，Pod 和节点看缘分！

通俗解释：调度器甩骰子，随便挑个节点来安排 Nginx Pod。这种策略就是“看心情”，随机分配，不按套路出牌，Pod 住哪里全靠缘分。

举个例子：有三个节点 A、B、C，Nginx Pod 1 可能给 A，Pod 2 随机分配给 C，Pod 3 再给 B。每次选择都是随机的。

优点：简单直接，偶尔会带来意想不到的“运气”。

缺点：太随机！有时候会导致部分节点被过度使用，而其他节点却没啥事做。

基于资源调度（Resource-based）：资源至上，优先住“大房子”！

通俗解释：调度器在分房子之前会先看房源——CPU、内存等资源。基于资源调度就像挑个有豪华设施的房子住进去，Nginx Pod 会优先安排在资源最多、最宽裕的节点上。

举个例子：如果节点 A 资源还剩 60%，节点 B 只剩 10%，而节点 C 还有 80%，调度器会选择把 Pod 安排在资源最丰富的节点 C，这样住得最舒服。

优点：聪明！能合理利用资源，避免浪费。

缺点：稍微复杂点，可能导致调度时间增加，尤其是节点众多时。

其他调度策略，个性化服务一应俱全！

除了轮询、随机和资源优先这几种常见的调度策略，Kubernetes 还有一些更加“个性化”的方式来满足不同需求：

• 分散调度（Spread）：尽量把 Pod 分散到不同节点上，避免所有 Nginx Pod 都集中到一个节点。如果这个节点挂了，Pod 全军覆没可就尴尬了。

• 紧凑调度（Binpack）：与分散调度相反，这个策略会尽量把 Pod 塞到一个节点里，把资源用满，最大化利用空间，像打包行李一样让“房子”住得更紧凑。

总结一下：

Kubernetes 的调度器不只是个“搬运工”，它更像是一个智能中介，依据不同的调度策略为 Pod 找到最合适的家。无论是公平分配的轮询调度、看运气的随机调度，还是讲究资源的“豪宅优先”，调度器总能帮 Nginx Pod 安排一个舒适的居所。而且如果有特殊需求，分散调度和紧凑调度等个性化策略也随时待命，让你的集群更高效稳定。

选择什么策略，全看你怎么安排这个“搬家”计划！

七、Volume Affinity：Pod 和存储卷的“宿命连结”！

定义与用途：你知道 Pod 和 Volume 之间的关系吗？它们的默契就像“灵魂伴侣”。在 Kubernetes 世界里，Volume Affinity 就是确保 Pod 能和它最需要的存储卷待在一起，不分离、不断电。这个机制会让存储卷和 Pod 彼此靠得更近，就像给你的 Pod 安装了“GPS”，确保它们的存储数据触手可及。

举个通俗例子：想象一下，你的 Pod 就像一个咖啡师，而存储卷就是它的咖啡豆仓库。Volume Affinity 确保咖啡师不会跑到一个没有咖啡豆的地方开店，简直是开店之前先定好仓库的节奏！这让 Pod 不用担心去取远在天边的存储数据，一切就近服务，方便又高效。

例子：Nginx 和它的专属“存储豆仓”

我们再用熟悉的 Nginx 举个例子。假设我们想要 Nginx Pod 和它的存储卷靠得近一些，Volume Affinity 会帮忙安排这个“亲密关系”。

# volume-affinity.yamlapiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata:  name: nginx-deploymentspec:  replicas: 2  selector:    matchLabels:      app: nginx  template:    metadata:      labels:        app: nginx    spec:      containers:      - name: nginx        image: nginx:latest        volumeMounts:        - name: nginx-storage          mountPath: /usr/share/nginx/html      volumes:      - name: nginx-storage        persistentVolumeClaim:          claimName: nginx-pvc      affinity:        podAffinity:          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:          - labelSelector:              matchExpressions:              - key: app                operator: In                values:                - nginx            topologyKey: "kubernetes.io/hostname"

解释一下：

• volumeMounts 和 volumes 部分定义了 Pod 和它的存储卷（这就是那袋咖啡豆）的关系。

• podAffinity 确保 Pod 跟存储卷靠得更近，通过设置 topologyKey，Pod 会优先安排到跟存储卷位于相同节点的地方。

小总结：Volume Affinity 就像是给 Pod 分配了一个存储保镖，Pod 再也不用担心去异地存储提取数据了。这样不仅提升了性能，还减少了存储之间的“异地恋”，毕竟存储和计算还是要多点联系才甜蜜嘛！

总结：调度机制，Kubernetes 的“资源调度大师”！

让我们再来好好回味一下 Kubernetes 的各种调度机制吧！就像是在一场完美的大合唱中，每一个音符都得精准地落在该落的位置，Kubernetes 的调度机制就是确保你的 Pod 被安排得明明白白，让每一份计算资源都物尽其用。

Node Selector 这是 Kubernetes 的“房屋中介”，确保你的 Pod 住进对口的节点小区。比如，你说“我要 SSD 存储的节点”，Kubernetes 立马帮你安排。简单粗暴，直击要点。

亲和与反亲和（Affinity & Anti-affinity）就像是朋友之间的“朋友圈”，你可以给你的 Pod 配个好邻居，也可以让它远离不合适的“前任”。亲和性确保它跟喜欢的节点待在一起，而反亲和性则避免与那些“看不顺眼”的 Pod 混在一起。

污点与容忍（Taints & Tolerations）这是 Kubernetes 的“入门防护”，一些节点可能不适合普通 Pod“打扰”，但有些 Pod“训练有素”，它们带着容忍度可以自由通行，这让整个集群更加秩序井然。

优先级与抢占（Priority & Preemption）当资源紧张时，这就像在机场登机口前的 VIP 通道。有些 Pod 拥有更高的优先级，它们会被优先安排到最好的“座位”上。而抢占机制则是把一些普通乘客挤到后面去，给紧急任务让路。

调度策略调度策略就像是你集群的“活动策划师”，它可以按资源需求、轮询、随机、或者任何你设计的策略来安排 Pod，确保集群里的每个资源点都忙得不亦乐乎。

Volume Affinity 这就像为你的 Pod 找个近在咫尺的“咖啡豆仓库”，确保它的存储卷触手可及，减少“异地传输”，提高效率！

重申：调度让一切变得井井有条

Kubernetes 这些调度机制不仅仅是为了“好看”，它们是资源优化的大杀器！无论是提高节点的利用率，还是确保关键任务优先执行，或者让存储和计算更加亲密无间，所有机制都有一个共同的目标——让你的应用跑得更快，资源用得更好，集群管理更轻松。

Kubernetes 的调度机制就是这样，既聪明又懂分配，让你的 Pod 像是有了“神队友”一样，被安排到最适合的地方。而你呢，作为集群的大总管，当然可以舒舒服服地看着这些机制把一切打理得妥妥当当！

文章转载自：Sunzz 

原文链接：https://www.cnblogs.com/Sunzz/p/18451805

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