集群调度-02

1、亲和性

1.1 节点亲和性

1.2 Pod 亲和性

1.3 键值运算关系

1.4 Pod亲和性与反亲和性

1.5 使用 Pod 反亲和性调度

2、污点(Taint) 和容忍(Tolerations)

2.1 污点(Taint)

2.2 容忍(Tolerations)

2.3 其它注意事项

2.4 维护操作

3、Pod启动阶段（相位 phase）

3.1 phase 的可能状态有

3.2 故障排除步骤

1、亲和性

https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/scheduling-eviction/assign-pod-node/

1.1 节点亲和性

pod.spec.nodeAffinity
●preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软策略
●requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬策略

1.2 Pod 亲和性

pod.spec.affinity.podAffinity/podAntiAffinity
●preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软策略
●requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬策略

可以把自己理解成一个Pod，当你报名来学云计算，如果你更倾向去zhangsan老师带的班级，把不同老师带的班级当作一个node的话，这个就是节点亲和性。如果你是必须要去zhangsan老师带的班级，这就是硬策略；而你说你想去并且最好能去zhangsan老师带的班级，这就是软策略。
如果你有一个很好的朋友叫lisi，你倾向和lisi同学在同一个班级，这个就是Pod亲和性。如果你一定要去lisi同学在的班级，这就是硬策略；而你说你想去并且最好能去lisi同学在的班级，这就是软策略。软策略是不去也可以，硬策略则是不去就不行。

1.3 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=linux

//requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬策略
mkdir /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。

//preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软策略
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>

//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：
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

1.4 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

1.5 使用 Pod 反亲和性调度

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

2、污点(Taint) 和容忍(Tolerations)

2.1 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：
●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>

2.2 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.yaml

kubectl 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: 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>

2.3 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-

2.4 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>

3、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。