1 概述
Label(标签)是Kubernetes系统中一个比较重要的概念,给某个资源对象(Node、Pod、Service等)定义一个Label,就相当于给它打了一个标签,然后可以通过Label Selector(标签选择器)查询和筛选拥有某些Label的资源对象,Kubernetes通过label对资源进行分区和管理。
1.1 特点
- 一个Label是一个key=value的键值对,其中key与value由用户自己指定。Label可以被附加到各种资源对象上,例如Node、Pod、Service等。
- 一个资源对象可以定义任意数量的Label,同一个Label也可以被添加到任意数量的资源对象上。
- Label通常在资源对象定义时确定,也可以在对象创建后动态添加或者删除。
可以通过给指定的资源对象捆绑一个或多个不同的Label来实现多维度的资源分组管理功能,以便灵活、方便地进行资源分配、调度、配置、部署等管理工作。
1.2 案例
下面是一个有 environment: production 和 app: nginx 标签的 Pod 配置文件:
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: label-demolabels: # 定义标签集合environment: production # 使用键值对方式定义app: nginx
spec:containers:- name: nginximage: nginx:1.14.2ports:- containerPort: 80
2 Label Selector(标签选择器)
Label标签定义完毕之后,还要考虑到标签的选择,这就要使用到Label Selector(标签选择器),即:
- Label用于给某个资源对象定义标签;
- Label Selector用于查询和筛选拥有某些标签的资源对象;
当service的标签是app=nginx时户匹配两个pod。
当service的标签是app=nginx和env=dev时,只会匹配同时具有两个标签的pod。
2.1 标签选择器算法
API 目前支持两种类型的选择算符:
- 基于等值
- 基于集合
2.1.1 基于等值(Equality-based)
基于等值或基于不等值的需求允许按标签键和值进行过滤。 匹配对象必须满足所有指定的标签约束,尽管它们也可能具有其他标签。 可接受的运算符有 =、== 和 != 三种。 前两个表示相等(并且是同义词),而后者表示不相等。例如:
- app = nginx:匹配所有具有标签app=nginx的资源对象;
- environment != prod:匹配所有不具有标签environment = prod的资源对象,比如environment = dev、environment = qa等;
2.1.2 基于集合(Set-based)
基于集合的标签需求允许通过一组值来过滤键。 支持三种操作符:
- in
- notin
- exists(只可以用在键标识符上)
例如:
- release in(stable, beta):匹配所有具有标签release = stable或者release = beta的资源对象;
- tier not in(backend):匹配所有不具有标签tier = backend的资源对象;
标签的选择条件可以使用多个,此时将多个Label Selector进行组合,使用逗号","进行分隔即可。例如:app=nginx,environment!=prod、release in (stable, beta),app=nginx等等。
2.1.3 案例
selector:matchLabels: # 由 {key,value} 对组成的映射app: nginxmatchExpressions: # Pod 选择算符需求的列表# 可以使用的操作包括In、NotIn、Exists、DoesNotExist- { key: tier , operator: In , values: [frontend]} - { key: environment, operator: NotIn, values: [dev]}
3 Label使用场景
一些常用的Label示例如下:
- "release" : "stable", "release" : "canary"
- "environment" : "dev", "environment" : "qa", "environment" : "production"
- "tier" : "frontend", "tier" : "backend", "tier" : "cache"
- "partition" : "customerA", "partition" : "customerB"
- "track" : "daily", "track" : "weekly"
标签的 Key 对于给定对象必须是唯一的。
Label Selector在Kubernetes中的重要使用场景如下。
- kube-controller进程通过在资源对象RC上定义的Label Selector来筛选要监控的Pod副本数量,使Pod副本数量始终符合预期设定的全自动控制流程。
- kube-proxy进程通过Service的Label Selector来选择对应的Pod,自动建立每个Service到对应Pod的请求转发路由表,从而实现Service的智能负载均衡机制。
- 通过对某些Node定义特定的Label,并且在Pod定义文件中使用NodeSelector这种标签调度策略,kube-scheduler进程可以实现Pod定向调度的特性。
4 pod标签操作
4.1 yaml文件定义标签
以nginx Pod为例,Label被定义在其metadata中,如下图:
设置后就可以在在Service、RC等管理对象中通过Label Selector(标签选择器)设置需要关联Pod的Label,如下图:
4.2 查看标签
kubectl get xxx 命令默认不会列出任何标签,使用 --show-labels 选项来查看。例如:
$ kubectl get pod
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
nginx-748c667d99-6d5s9 1/1 Running 0 35m$ kubectl get pod --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
nginx-748c667d99-6d5s9 1/1 Running 0 35m app=nginx,pod-template-hash=748c667d99$ kubectl get svc
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 7d8h
nginx NodePort 10.103.144.31 <none> 80:32327/TCP 34m$ kubectl get svc --show-labels
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE LABELS
kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 7d8h component=apiserver,provider=kubernetes
nginx NodePort 10.103.144.31 <none> 80:32327/TCP 35m app=nginx
4.3 筛选标签
查看匹配标签条件的pod:
$ kubectl get pod --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
nginx-748c667d99-6d5s9 1/1 Running 0 41m app=nginx,pod-template-hash=748c667d99$ kubectl get pod -l app=nginx
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
nginx-748c667d99-6d5s9 1/1 Running 0 42m$ kubectl get pod -l app=nginx1
No resources found in default namespace.
查看匹配标签key的pod:
$ kubectl get pod --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
nginx-748c667d99-6d5s9 1/1 Running 0 43m app=nginx,pod-template-hash=748c667d99$ kubectl get pod -L app
NAME READY STATUS RESTARTS AGE APP
nginx-748c667d99-6d5s9 1/1 Running 0 43m nginx$ kubectl get pod -L pod-template-hash
NAME READY STATUS RESTARTS AGE POD-TEMPLATE-HASH
nginx-748c667d99-6d5s9 1/1 Running 0 44m 748c667d99
多个匹配条件之间使用逗号分开,多个条件之间是“and”关系。例如:
# 选择release为stable或者beta的pod
kubectl get pod -l 'release in (stable, beta)' --show-labels# 选择release为stable或者beta但不包括env=test的pod
kubectl get pod -l env!=test,'release in (stable, beta)' --show-labels
4.4 添加标签
给名为nginx 的pod添加Label:environment=dev
$ kubectl get pod --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
nginx-748c667d99-6d5s9 1/1 Running 0 45m app=nginx,pod-template-hash=748c667d99$ kubectl label pod nginx-748c667d99-6d5s9 environment=dev
pod/nginx-748c667d99-6d5s9 labeled
$ kubectl get pod --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
nginx-748c667d99-6d5s9 1/1 Running 0 46m app=nginx,environment=dev,pod-template-hash=748c667d99
4.5 更新标签
把名为nginx 的pod修改Label 为 environment=test,且覆盖现有的value。
$ kubectl get pod --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
nginx-748c667d99-2trsf 1/1 Running 0 60s app=nginx,environment=dev,pod-template-hash=748c667d99#使用--overwrite覆盖
$ kubectl label pod nginx-748c667d99-2trsf environment=test --overwrite
pod/nginx-748c667d99-2trsf labeled$ kubectl get pod --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
nginx-748c667d99-2trsf 1/1 Running 0 2m12s app=nginx,environment=test,pod-template-hash=748c667d99
如果更新的时候标签不存在怎么处理呢?答案是会创建一个新的标签。
$ kubectl get pod --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
nginx-748c667d99-q2j2r 1/1 Running 0 44s app=nginx,env=test,pod-template-hash=748c667d99# 更新一个不存在的标签release=stable,那么k8s将会创建新的标签,自动添加上去
$ kubectl label pod nginx-748c667d99-q2j2r release=stable --overwrite
pod/nginx-748c667d99-q2j2r labeled$ kubectl get pod --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
nginx-748c667d99-q2j2r 1/1 Running 0 105s app=nginx,env=test,pod-template-hash=748c667d99,release=stable
4.5 删除标签
$ kubectl get pod --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
nginx-748c667d99-2trsf 1/1 Running 0 2m12s app=nginx,environment=test,pod-template-hash=748c667d99#标签名后面加个“-”就代表要删除该标签
$ kubectl label pod nginx-748c667d99-2trsf environment-
pod/nginx-748c667d99-2trsf unlabeled$ kubectl get pod --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
nginx-748c667d99-2trsf 1/1 Running 0 5m6s app=nginx,pod-template-hash=748c667d99
除了给Pod添加Label之外,Service、Node等对象也是可以添加标签的,例如某个应用需要运行在一个或者多个固定的节点上,就可以给Node节点添加特定的Label,这样k8s调度的时候,只会将Pod调度到具有特定Label的节点上。