【Kubernets】K8S亲和性配置相关说明

配置说明

Kubernetes 亲和性配置详细说明

Kubernetes 的亲和性（Affinity）是一种调度策略，用于控制 Pod 调度到特定的节点或与其他 Pod 共存/分离。通过亲和性配置，可以优化资源分配、提高性能以及增强高可用性。

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一、亲和性类型

Kubernetes 提供了两种主要类型的亲和性配置：

1. Node Affinity（节点亲和性）
   控制 Pod 调度到哪些节点上。

2. Pod Affinity 和 Pod Anti-Affinity（Pod 亲和性和反亲和性）
   控制 Pod 是否与某些已存在的 Pod 共存或分离。

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二、节点亲和性（Node Affinity）

1. 硬策略：requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

• 定义：必须满足条件，否则 Pod 不会被调度。
• 示例：
  假设我们希望 Pod 只能调度到标签为 disk-type=ssd 的节点上：

  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: disk-type
            operator: In
            values:
            - ssd
  

2. 软策略：preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

• 定义：优先选择符合条件的节点，但如果找不到符合条件的节点，Pod 仍然可以被调度到其他节点。
• 示例：
  假设我们希望 Pod 优先调度到标签为 cpu-num=16 的节点上：

  affinity:
    nodeAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        preference:
          matchExpressions:
          - key: cpu-num
            operator: In
            values:
            - "16"
  

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三、Pod 亲和性（Pod Affinity）

1. 硬策略：requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

• 定义：Pod 必须与某些已存在的 Pod 共存，否则不会被调度。
• 示例：
  假设我们希望新 Pod 与标签为 app=my-app 的 Pod 共存：

  affinity:
    podAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In
            values:
            - my-app
        topologyKey: kubernetes.io/hostname
  

2. 软策略：preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

• 定义：优先将 Pod 调度到与某些已存在的 Pod 共存的节点上。
• 示例：
  假设我们希望新 Pod 优先与标签为 env=production 的 Pod 共存：

  affinity:
    podAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        podAffinityTerm:
          labelSelector:
            matchExpressions:
            - key: env
              operator: In
              values:
              - production
          topologyKey: kubernetes.io/hostname
  

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四、Pod 反亲和性（Pod Anti-Affinity）

1. 硬策略：requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

• 定义：Pod 必须与某些已存在的 Pod 分离，否则不会被调度。
• 示例：
  假设我们希望新 Pod 不与标签为 app=my-app 的 Pod 共存：

  affinity:
    podAntiAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In
            values:
            - my-app
        topologyKey: kubernetes.io/hostname
  

2. 软策略：preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

• 定义：优先将 Pod 调度到与某些已存在的 Pod 分离的节点上。
• 示例：
  假设我们希望新 Pod 优先不与标签为 env=production 的 Pod 共存：

  affinity:
    podAntiAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        podAffinityTerm:
          labelSelector:
            matchExpressions:
            - key: env
              operator: In
              values:
              - production
          topologyKey: kubernetes.io/hostname
  

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五、拓扑域（Topology Key）

在 Pod 亲和性和反亲和性中，topologyKey 定义了拓扑域的范围。常见的拓扑键包括：

• kubernetes.io/hostname：表示单个节点。
• failure-domain.beta.kubernetes.io/zone：表示可用区。
• failure-domain.beta.kubernetes.io/region：表示区域。

例如，使用 failure-domain.beta.kubernetes.io/zone 可以实现跨可用区的调度策略。

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六、完整示例

以下是一个综合使用节点亲和性和 Pod 亲和性的完整示例：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: example-pod
  labels:
    app: example
spec:
  containers:
  - name: example-container
    image: nginx
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: disk-type
            operator: In
            values:
            - ssd
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        preference:
          matchExpressions:
          - key: cpu-num
            operator: In
            values:
            - "16"
    podAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In
            values:
            - my-app
        topologyKey: kubernetes.io/hostname
    podAntiAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        podAffinityTerm:
          labelSelector:
            matchExpressions:
            - key: env
              operator: In
              values:
              - production
          topologyKey: kubernetes.io/hostname

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七、总结

通过亲和性配置，可以灵活地控制 Pod 的调度行为，从而优化资源分配和提高系统的可靠性。以下是关键点：

1. 节点亲和性：控制 Pod 调度到哪些节点。
2. Pod 亲和性：控制 Pod 与哪些已存在的 Pod 共存。
3. Pod 反亲和性：控制 Pod 与哪些已存在的 Pod 分离。
4. 拓扑域：定义调度的范围（如节点、可用区或区域）。

根据实际需求，合理配置亲和性规则，能够显著提升 Kubernetes 集群的性能和稳定性。

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