k8s中label和label selector的基本概念及使用方法

1、概述

 

在k8s中，有一个非常核心的概念，就是label（标签），以及对label的使用，label selector。

 

本文档中，我们就来看看：1、什么是标签，2、如何定义标签，3、什么是标签选择器，4、如何使用标签选择器

 

2、label(标签)

 

2.1、定义

 

标签这个概念和现实生活中的标签也没有什么两样，如，苹果是水果，冰箱是家电，都是一种标签，类似的，在k8s中，一个label就是一个key/value对（envronment:online）。

 

这个标签可以由使用者自己来进行定义，然后附加到k8s中的资源对象上，比如，pod上，node上等等。

 

2.2、特性

 

label有如下的一些特点：

 

• label可以被附加到各种资源对象上
• 一个资源对象可以定义任意数量的label
• 同一个label可以被添加到任意数量的资源对象上

 

这些特性，在稍后的实验中，我们会通过一个个的示例进行展示··· ···

 

3、label selector(标签选择器)

 

当我们给一组对象，比如有10个pod，打上了不同的标签之后，当我们要选择其中的部分，或者全部作为使用目标的时候，就可以使用label selector来实现这个操作，标签选择器中指定具体的过滤的条件，然后，就能在10个pod中过滤出满足我们要求的这些pod

 

4、实验

 

我们在这里通过一系列的实验来看下label的一些特性和使用的方法

 

4.1、定义标签

可以在创建pod的定义文件中，指定标签

 

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: pod-label
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
      env: prod
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
        env: prod
    spec:
      containers:
      - image: 172.20.58.152/middleware/nginx:1.21.4
        name: nginx

在pod的模板中，通过以下的方式来定义label

      labels:
        app: nginx
        env: prod

 

创建pod，并且查看标签

[root@nccztsjb-node-23 ~]# kubectl get pod --show-labels
NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS
pod-label-794855697c-5xllw   1/1     Running   0          2m17s   app=nginx,env=prod,pod-template-hash=794855697c
[root@nccztsjb-node-23 ~]# 

可以看到pod的不同的标签。

 

在另外多创建几个pod包含不同的标签

kubectl apply -f - <<eof
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: pod-label02
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx02
      env: prod
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx02
        env: prod
    spec:
      containers:
      - image: 172.20.58.152/middleware/nginx:1.21.4
        name: nginx
eof

 

kubectl apply -f - <<eof
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: pod-label03
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx03
      env: dev
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx03
        env: dev
    spec:
      containers:
      - image: 172.20.58.152/middleware/nginx:1.21.4
        name: nginx
eof

 

kubectl apply -f - <<eof
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: pod-label04
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx04
      env: dev
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx04
        env: dev
        release: stable
    spec:
      containers:
      - image: 172.20.58.152/middleware/nginx:1.21.4
        name: nginx
eof

 

 

创建完pod之后，可以看到pod对应的标签，和pod ip

[root@nccztsjb-node-23 ~]# kubectl get pod --show-labels -o wide
NAME                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP               NODE               NOMINATED NODE   READINESS GATES   LABELS
pod-label-794855697c-5xllw     1/1     Running   0          11m     172.39.157.195   nccztsjb-node-24   <none>           <none>            app=nginx,env=prod,pod-template-hash=794855697c
pod-label02-6c65d6c4dc-vs7mb   1/1     Running   0          6m59s   172.39.157.196   nccztsjb-node-24   <none>           <none>            app=nginx02,env=prod,pod-template-hash=6c65d6c4dc
pod-label03-b7b6c5bc4-wwkqj    1/1     Running   0          4m11s   172.39.157.198   nccztsjb-node-24   <none>           <none>            app=nginx03,env=dev,pod-template-hash=b7b6c5bc4
pod-label04-648998c747-km45q   1/1     Running   0          5s      172.39.21.90     nccztsjb-node-25   <none>           <none>            app=nginx04,env=dev,pod-template-hash=648998c747,release=stable
[root@nccztsjb-node-23 ~]# 

 

4.2、label selector

 

我们可以通过标签选择器，或者说标签选择来筛选出来满足我们要求的对象。

 

所谓的标签选择就是过滤。有几种方式，可以使用，比如在命令行中，或者在资源对象的定义文件中

 

这里，我们就以命令行作为实验,列出来几个场景：

 

• 过滤出所有包含，env=dev的pod

[root@nccztsjb-node-23 ~]# kubectl get pod -l env=dev --show-labels
NAME                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS
pod-label03-b7b6c5bc4-wwkqj    1/1     Running   0          8m56s   app=nginx03,env=dev,pod-template-hash=b7b6c5bc4
pod-label04-648998c747-km45q   1/1     Running   0          4m50s   app=nginx04,env=dev,pod-template-hash=648998c747,release=stable
[root@nccztsjb-node-23 ~]# 

从结果来看，也确实是我们需要的。

 

• 过滤出来，包含env=prod，app=nginx的pod

 

[root@nccztsjb-node-23 ~]# kubectl get pod -l 'env=prod,app=nginx' --show-labels
NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
pod-label-794855697c-5xllw   1/1     Running   0          18m   app=nginx,env=prod,pod-template-hash=794855697c
[root@nccztsjb-node-23 ~]# 

 

env=prod,app=nginx 2个标签中间通过逗号隔开，表示2个条件要同时的满足，也就是AND的关系。

 

• 过滤出来包含app=nginx或者app=nginx02或者app=nginx03的pod

[root@nccztsjb-node-23 ~]# kubectl get pod -l 'app in (nginx,nginx02,nginx03)' --show-labels
NAME                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
pod-label-794855697c-5xllw     1/1     Running   0          21m   app=nginx,env=prod,pod-template-hash=794855697c
pod-label02-6c65d6c4dc-vs7mb   1/1     Running   0          16m   app=nginx02,env=prod,pod-template-hash=6c65d6c4dc
pod-label03-b7b6c5bc4-wwkqj    1/1     Running   0          13m   app=nginx03,env=dev,pod-template-hash=b7b6c5bc4
[root@nccztsjb-node-23 ~]# 

'app in (nginx,nginx02,nginx03)' 通过in的方式进行选择，与SQL一样

 

• 过滤出来包含app=nginx或者app=nginx02或者app=nginx03,同时env=prod的pod

[root@nccztsjb-node-23 ~]# kubectl get pod -l 'env=prod,app in (nginx,nginx02,nginx03)' --show-labels
NAME                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
pod-label-794855697c-5xllw     1/1     Running   0          23m   app=nginx,env=prod,pod-template-hash=794855697c
pod-label02-6c65d6c4dc-vs7mb   1/1     Running   0          18m   app=nginx02,env=prod,pod-template-hash=6c65d6c4dc
[root@nccztsjb-node-23 ~]# 

'env=prod,app in (nginx,nginx02,nginx03)'，逗号分隔2个条件，表示要同时的满足

 

• 过滤出来不包含app=nginx01和app=nginx03的pod

[root@nccztsjb-node-23 ~]# kubectl get pod -l 'app notin (nginx,nginx03)' --show-labels
NAME                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
pod-label02-6c65d6c4dc-vs7mb   1/1     Running   0          21m   app=nginx02,env=prod,pod-template-hash=6c65d6c4dc
pod-label04-648998c747-km45q   1/1     Running   0          14m   app=nginx04,env=dev,pod-template-hash=648998c747,release=stable
[root@nccztsjb-node-23 ~]# 

语法：'app notin (nginx,nginx03)' ，用notin来实现

 

• 过滤出来不是env=dev的pod

[root@nccztsjb-node-23 ~]# kubectl get pod -l 'env != dev' --show-labels
NAME                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
pod-label-794855697c-5xllw     1/1     Running   0          43m   app=nginx,env=prod,pod-template-hash=794855697c
pod-label02-6c65d6c4dc-vs7mb   1/1     Running   0          39m   app=nginx02,env=prod,pod-template-hash=6c65d6c4dc
[root@nccztsjb-node-23 ~]# 

语法：'env != dev'

 

这样，就通过标签实现了一个基本的过滤，同时，当一个资源对象要和另外的对象进行关联的时候，比如，service要关联pod，也是通过label过滤的方式来实现的。

上面是在命令行中的一个基本的使用。

 

在yaml中的使用也是类似的，只是要放在Selector的部分。

 

5、yaml配置中的标签选择表达式

 

5.1、基于等式的匹配

 

在上面的命令行的实验中，我们看了在命令行中，如何来进行选择，其实在yaml定义中的使用是类似的，主要是定义在selector的部分

 

在后面的例子中，我们以service为示例，来测试下标签的选择

 

我们上面的实验中，已经创建了几个pod，我们这里创建service来进行关联

 

• 创建service，关联env=prod的pod

 

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-label
spec:
  ports:
  - name: 80-80
    port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  selector:
    env: prod

 

查看创建好的service和对应的endpoint

 

[root@nccztsjb-node-23 ~]# kubectl get svc service-label  -o wide
NAME            TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE   SELECTOR
service-label   ClusterIP   10.105.151.148   <none>        80/TCP    72s   env=prod
[root@nccztsjb-node-23 ~]# kubectl get endpoints service-label 
NAME            ENDPOINTS                             AGE
service-label   172.39.157.195:80,172.39.157.196:80   78s
[root@nccztsjb-node-23 ~]# kubectl get pod -l 'env=prod'
NAME                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-label-794855697c-5xllw     1/1     Running   0          49m
pod-label02-6c65d6c4dc-vs7mb   1/1     Running   0          45m
[root@nccztsjb-node-23 ~]# kubectl get pod -l 'env=prod' -o wide
NAME                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP               NODE               NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-label-794855697c-5xllw     1/1     Running   0          49m   172.39.157.195   nccztsjb-node-24   <none>           <none>
pod-label02-6c65d6c4dc-vs7mb   1/1     Running   0          45m   172.39.157.196   nccztsjb-node-24   <none>           <none>
[root@nccztsjb-node-23 ~]# 

可以看到，service恰好就是关联到了这2个pod上了。

 

所以，service中的label selector就是放到selector的部分了

  selector:
    env: prod

 

• 选择env=prod，并且app=nginx的pod

kubectl apply -f - <<eof
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-label01
spec:
  ports:
  - name: 80-80
    port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  selector:
    env: prod
    app: nginx
eof

 

这里的过滤条件是2个，就是同时满足的意思

  selector:
    env: prod
    app: nginx

查看service关联的pod的结果

这里正好是关联到了一个pod上。

 

5.2、基于集合的匹配

 

注意：job,deployment,replicaset，daemonset不仅仅支持基于等式的匹配，也支持基于集合的匹配。

 

在yaml中使用基于集合的方式的标签的匹配

kubectl apply -f - <<eof
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: pod-label05
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx05
      env: online
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx05
        env: online
        release: stable
    spec:
      containers:
      - image: 172.20.58.152/middleware/nginx:1.21.4
        name: nginx
eof

matchlabels用于匹配一组的标签，与直接在selector中的作用相同

[root@nccztsjb-node-23 ~]# kubectl get deployment pod-label05 -o wide
NAME          READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE   CONTAINERS   IMAGES                                  SELECTOR
pod-label05   1/1     1            1           65s   nginx        172.20.58.152/middleware/nginx:1.21.4   app=nginx05,env=online
[root@nccztsjb-node-23 ~]# kubectl get pod pod-label05-575777f4dd-r7ndb -o wide --show-labels
NAME                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP               NODE               NOMINATED NODE   READINESS GATES   LABELS
pod-label05-575777f4dd-r7ndb   1/1     Running   0          67s   172.39.157.193   nccztsjb-node-24   <none>           <none>            app=nginx05,env=online,pod-template-hash=575777f4dd,release=stable
[root@nccztsjb-node-23 ~]# 

这样，deployment就和要控制、管理的pod进行了关联。

 

另外，在集合的方式里，matchExpression也可以作为匹配的操作

 

比如：

kubectl apply -f - <<eof
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: pod-label06
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx06
      env: online
    matchExpressions:
     - {key: release, operator: In, values: [stable] }
     - {key: app,operator: NotIn, values: [nginx02,nginx03] }
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx06
        env: online
        release: stable
    spec:
      containers:
      - image: 172.20.58.152/middleware/nginx:1.21.4
        name: nginx
eof

语法：

    matchExpressions:
     - {key: release, operator: In, values: [stable] }
     - {key: app,operator: NotIn, values: [nginx02,nginx03] }

在这里面用表达式进行label的匹配

 

OK，以上就介绍了label和label selector的用法