容器启动、退出动作+list watch机制+node节点与pod亲和/反亲和的调度

目录
一、启动、退出动作
二、k8s的List-Watch的机制
三、调度过程
1 调度策略
2 预算策略常见的算法
3 优先级的确立
四、指定调度节点
1 指定nodeName
2 指定nodeSelector
五、亲和性
1 分类
2 键值运算关系
3 node节点亲和性+硬策略实例
4 node节点亲和性+软策略实例
5 node节点亲和性+软策略+硬策略实例
六、pod亲和性与反亲和性
1 创建一个标签为app=myapp01的Pod
2 使用Pod亲和性调度
3 Pod反亲和性调度
七、总结
1 亲和
2 node节点硬策略配置
3 node节点软策略配置
4 pod节点（亲和/反亲和）硬策略配置
5 pod节点（亲和/反亲和）软策略配置

 

 

 

 

一、启动、退出动作

vim demo1.yaml
==========================================================
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: lifecycle-demo
spec:
  containers:
  - name: lifecycle-demo-container
    image: soscscs/myapp:v1
    lifecycle:
      postStart:
        exec:
          command: ["/bin/sh", "-c", " echo '333333' >> /var/log/nginx/message"]
      preStop:
        exec:
          command: ["/bin/sh", "-c", " echo '222222'  >> /var/log/nginx/message"]
    volumeMounts:
    - name: message-log
      mountPath: /var/log/nginx/
      readOnly: false
  initContainers:
  - name: init-myservice
    image: soscscs/myapp:v1
    command: ["/bin/sh", "-c", "echo '111111'   >> /var/log/nginx/message"]
    volumeMounts:
    - name: message-log
      mountPath: /var/log/nginx/
      readOnly: false
  volumes:
  - name: message-log
    hostPath:
      path: /data/volumes/nginx/log/
      type: DirectoryOrCreate
==========================================================
kubectl apply -f demo1.yaml

kubectl get pods -o wide

在node01上节点上查看
cat /data/volumes/nginx/log/message

 

 

二、k8s的List-Watch的机制

 

 1.用户通过kubectl或其他API客户端提交请求给APIServer来建立一个 Pod对象副本
2.APIServer 尝试着将Pod对象的相关元信息存入etcd中，待写入操作执行完成，APIServer即会返回确认信息至客户端
3.当etcd接受创建Pod信息以后，会发送一个Create事件给APIServer
4.由于Controller Manager一直在监听（Watch，通过http的8080端口）APIServer中的事件。此时APIServer接受到了Create事件，又会发送给Controller Manager
5.Controller Manager在接到Create事件以后，调用其中的 Replication Controller 来保证Node上面需要创建的副本数量
6.在Controller Manager创建Pod副本以后，APIServer会在etcd中记录这个Pod的详细信息。例如Pod的副本数，Container的信息
7.同样的etcd会将创建Pod的信息通过事件发送给APIServer
8.由于Scheduler在监听（Watch）APIServer，并且它在系统中起到了“承上启下”的作用，“承上”是指它负责接收创建的Pod事件，为其安排 Node；“启下”是指安置工作完成后，Node上的kubelet进程会接管后继工作，负责Pod生命周期中的“下半生”。 换句话说，Scheduler的作用是将待调度的Pod按照调度算法和策略绑定到集群中Node上
9.Scheduler调度完毕以后会更新Pod的信息，此时的信息更加丰富了。除了知道Pod的副本数量，副本内容。还知道部署到哪个Node上面了。并将上面的Pod信息更新至API Server，由APIServer更新至etcd中，保存起来
10.etcd将更新成功的事件发送给APIServer，APIServer也开始反映此 Pod对象的调度结果
11.kubelet是在Node上面运行的进程，它也通过List-Watch的方式监听（Watch，通过https的6443端口）APIServer发送的Pod更新的事件。kubelet会尝试在当前节点上调用Docker启动容器，并将Pod以及容器的结果状态回送至APIServer
12.APIServer将Pod状态信息存入etcd中。在etcd确认写入操作成功完成后，APIServer将确认信息发送至相关的kubelet，事件将通过它被接受
注： kubectl发命令，要扩充Pod副本数量，那么上面的流程又会触发一遍，kubelet会根据最新的Pod的部署情况调整Node的资源。又或者Pod 副本数量没有发生变化，但是其中的镜像文件升级了，kubelet也会自动获取最新的镜像文件并且加载

三、调度过程
1 调度策略

　　Sheduler是作为单独的程序运行的，启动之后会一直监听APIServer，获取spec.nodeName为空的pod，对每个pod都会创建一个binding，表明该pod应该放到哪个节点上
　　调度分为几个部分：首先是过滤掉不满足条件的节点，这个过程称为预算策略（predicate）；然后对通过的节点按照优先级排序，这个是优选策略（priorities）；最后从中选择优先级最高的节点。如果中间任何一步骤有错误，就直接返回错误

2 预算策略常见的算法

1.PodFitsResources：节点上剩余的资源是否大于pod请求的资源
2.PodFitsHost：如果pod指定了NodeName，检查节点名称是否和 NodeName匹配
3.PodFitsHostPorts：节点上已经使用的port是否和pod申请的port冲突
4.PodSelectorMatches：过滤掉和pod指定的label不匹配的节点
5.NoDiskConflict：已经mount的volume和pod指定的volume不冲突，除非它们都是只读

3 优先级的确立

　　1.如果在predicate过程中没有合适的节点，pod会一直在pending状态，不断重试调度，直到有节点满足条件。 经过这个步骤，如果有多个节点满足条件，就继续 priorities过程：按照优先级大小对节点排序
　　2.优先级由一系列键值对组成，键是该优先级项的名称，值是它的权重（该项的重要性）。有一系列的常见的优先级选项包括：
　　　　1）LeastRequestedPriority：通过计算CPU和Memory的使用率来决定权重，使用率越低权重越高。也就是说，这个优先级指标倾向于资源使用比例更低的节点
　　　　2）BalancedResourceAllocation：节点上 CPU 和 Memory 使用率越接近，权重越高。这个一般和上面的一起使用，不单独使用。比如 node01 的 CPU 和 Memory 使用率 20:60，node02 的 CPU 和 Memory 使用率 50:50，虽然 node01 的总使用率比 node02 低，但 node02 的 CPU 和 Memory 使用率更接近，从而调度时会优选 node02
　　　　3）ImageLocalityPriority：倾向于已经有要使用镜像的节点，镜像总大小值越大，权重越高
　　3.通过算法对所有的优先级项目和权重进行计算，得出最终的结果

四、指定调度节点
1 指定nodeName

#pod.spec.nodeName 将 Pod 直接调度到指定的 Node 节点上，会跳过 Scheduler 的调度策略，该匹配规则是强制匹配
vim demo2.yaml
==========================================================
apiVersion: extensions/v1beta1  
kind: Deployment  
metadata:
  name: myapp
spec:
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
    spec:
      nodeName: node01
      containers:
      - name: myapp
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
==========================================================
kubectl apply -f demo2.yaml

kubectl get pods -owide

kubectl describe pod myapp-86c89df7fc-6glj6

 

 

2 指定nodeSelector

pod.spec.nodeSelector：通过 kubernetes 的 label-selector 机制选择节点，由调度器调度策略匹配 label，然后调度 Pod 到目标节点，该匹配规则属于强制约束
//给对应的 node 设置标签分别为gxd=111和gxd=222
kubectl label nodes node01 gxd=111
kubectl label nodes node02 gxd=222
//查看标签
kubectl get nodes --show-labels
//修改成nodeSelector调度方式
vim demo3.yaml
==========================================================
apiVersion: extensions/v1beta1  
kind: Deployment  
metadata:
  name: myapp1
spec:
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp1
    spec:
      nodeSelector:
        bam: "111"
      containers:
      - name: myapp1
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
==========================================================
kubectl apply -f demo3.yaml 

kubectl get pods -o wide

#查看详细事件（通过事件可以发现要先经过scheduler调度分配）
kubectl describe pod myapp1-55c6cc597c-8xw9x

 

 

//修改一个 label 的值，需要加上 --overwrite 参数
kubectl label nodes node02 bam=a --overwrite
kubectl get nodes --show-labels

#删除一个 label，只需在命令行最后指定 label 的 key 名并与一个减号相连即可：
kubectl label nodes node02 bam-

#指定标签查询 node 节点
kubectl get node -l bam=111

五、亲和性
1 分类

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

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

2 键值运算关系

1.In：label 的值在某个列表中
2.NotIn：label 的值不在某个列表中
3.Gt：label 的值大于某个值
4.Lt：label 的值小于某个值
5.Exists：某个 label 存在
6.DoesNotExist：某个 label 不存在

3 node节点亲和性+硬策略实例

vim demo4.yaml
==========================================================
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: affinity
  labels:
    app: node-affinity-pod
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: nginx
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: gxd    #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:
            - "111"
==========================================================
kubectl apply -f demo4.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
把标签值改为gxd=222，所有节点都不满足，创建pod查看状态

 

4 node节点亲和性+软策略实例

vim demo5.yaml
==========================================================
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: affinity
  labels:
    app: node-affinity-pod
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: nginx
  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: bam
            operator: In
            values:
            - "111"
==========================================================
kubectl apply -f demo5.yaml

kubectl get pods -o wide

 

 

5 node节点亲和性+软策略+硬策略实例

vim demo6.yaml
==========================================================
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: affinity
  labels:
    app: node-affinity-pod
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: nginx
  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gxd=111标签的节点
      - weight: 1
        preference:
          matchExpressions:
          - key: bam
            operator: In
            values:
            - "111"
==========================================================
kubectl apply -f demo6.yaml

kubectl get pods -o wide

六、pod亲和性与反亲和性
1 创建一个标签为app=myapp01的Pod

vim demo7.yaml
==========================================================
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp01
  labels:
    app: myapp01
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: nginx
=========================================================
kubectl apply -f demo7.yaml

kubectl get pods --show-labels -o wide

2 使用Pod亲和性调度

vim demo8.yaml
==========================================================
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp02
  labels:
    app: myapp02
spec:
  containers:
  - name: myapp02
    image: nginx
  affinity:
    podAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In
            values:
            - myapp01
        topologyKey: kubernetes.io/hostname
==========================================================
kubectl apply -f demo8.yaml

kubectl get pods --show-labels -o wide
==========================================================
#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 kubernetes.io/hostname 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节点具有键 kubernetes.io/hostname 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 kubernetes.io/hostname 对应的值不一样就是不同的拓扑域。比如 Pod1 在 kubernetes.io/hostname=node01 的 Node 上，Pod2 在 kubernetes.io/hostname=node02 的 Node 上，Pod3 在 kubernetes.io/hostname=node01 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

3 Pod反亲和性调度

vim demo9.yaml
==========================================================
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp03
  labels:
    app: myapp03
spec:
  containers:
  - name: myapp03
    image: nginx
  affinity:
    podAntiAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 100
        podAffinityTerm:
          labelSelector:
            matchExpressions:
            - key: app
              operator: In
              values:
              - myapp01
          topologyKey: kubernetes.io/hostname
==========================================================
kubectl apply -f demo9.yaml

kubectl get pods --show-labels -o wide
==========================================================
#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 处于相同的区域，Pod 不能被调度到该节点上。）

七、总结
1 亲和

1.node节点亲和：调度到满足 Node 节点 的标签条件的Node节点   nodeAffinity
硬策略：必须满足条件   requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution
软策略：尽量满足条件，满足不了也没关系   preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution
2.pod亲和：调度到满足pod的标签条件所对应的node节点   podAffinity
3.pod反亲和：不调度到满足pod的标签条件所对应的node节点

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

2 node节点硬策略配置

spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: KEY_NAME
            operator: In/NotIn/Exists/DoesNotExist/Gt/Lt
            values:
            - KEY_VALUE

3 node节点软策略配置

spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: WEIGHT_VALUE
        preference:
          matchExpressions:
          - key: KEY_NAME
            operator: In/NotIn/Exists/DoesNotExist
            values:
            - KEY_VALUE

4 pod节点（亲和/反亲和）硬策略配置

spec:
  affinity:
    podAffinity/podAnitAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: KEY_NAME
            operator: In/NotIn/Exists/DoesNotExist/Gt/Lt
            values:
            - KEY_VALUE
         topologyKey: kubernetes.io/hostname 

5 pod节点（亲和/反亲和）软策略配置

spec:
  affinity:
    podAffinity/podAnitAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: WEIGHT_VALUE
        podAffinityTerm:
          labelSelector:
            matchExpressions:
            - key: KEY_NAME
              operator: In/NotIn/Exists/DoesNotExist
              values:
              - KEY_VALUE
           topologyKey: kubernetes.io/hostname