10分钟搞懂K8S的亲和与反亲和调度
本文主要快速讲解Kube.NETes的亲和性调度 和 反亲和性调度，通过理论结合实际的方式，让理解更深刻。
首先来个一句话总结：亲和性调度就像关系亲密的闺蜜，你去哪儿我也去哪儿。反亲和性调度就像赌气的两个孩子，赌气永远不在一起玩儿。更多解释和实战详见下文。花10分钟看到最后，你肯定会有收获。
1、调度Pod的主要方式
Pod调度到指定Node的方式主要有4种：
-
nodeName调度：直接在Pod的yaml编排文件中指定 nodeName，调度到指定name的节点上。 -
nodeSelector调度：直接在Pod的yaml编排文件中指定 nodeSelector，调度到带有指定label的节点上。 -
污点(TAInts)和容忍度(Tolerations)调度：详见文章《5分钟搞懂K8S的污点和容忍度(理论+实战)》。主要通过在Node节点上打污点，然后在Pod的yaml编排文件中配置容忍度，来实现调度。 -
亲和-反亲和调度：见下文讲解。
2、为什么需要亲和调度
有了nodeName调度、nodeSelector调度、污点(Taints)和容忍度(Tolerations)调度，为什么还需要亲和-反亲和调度呢？
为了更灵活更复杂的调度方式。比如有些场景想把2个Pod 调度到一台节点上，有的场景为了隔离性高可用性想把2个Pod分开到不同节点上，或者有的场景想把Pod调度到指定的一些特点节点上。
3、亲和调度的前置概念（重要）
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label在K8S中是非常重要的概念，不管是什么场景，只要和选择、筛选相关的，基本是用label字段来匹配的。 -
亲和性和反亲和性的调度，筛选的条件依旧用的是Node的 label字段。 -
不管是Node亲和性调度，还是Pod亲和性调度，被调度的主体都是Pod。都是讲的Pod根据亲和规则调度到某个节点，或者Pod跟随别的Pod调到到某个节点（比如Pod1跟随Pod2，Pod2被调度到B节点，那么Pod1也被调度到B节点）。 -
Node亲和性调度 和 Pod亲和性调度 的配置都是写在 编排Pod的yaml里。因为被调度的主体是Pod。 -
Node亲和性调度是指Pod和Node的亲密关系。 -
Pod亲和性调度是指Pod和Pod的亲密关系。 -
硬亲和：亲和规则只有一种，必须符合该规则。 -
软亲和：规则有多种，每个权重不同，根据权重优先级去选择一个规则。 -
Node亲和性调度的图示如下，Pod亲和性调用和Pod反亲和性调用也类似。 
4、亲和调度的具体概念
Affinity的中文意思是亲近，用来表述亲和性调度再合适不过了。
亲和性调度：就好像Node（或者Pod）和Pod是关系很好的闺蜜，Pod说，“只要符合这种label的Node（Pod）都是我的好闺蜜，闺蜜在哪儿我就去哪儿”。
反亲和性调度：就好像2个Pod是赌气的2个孩子，互相对着干，一个往东，另一随便去哪个方向就是不往东，他们不会去到同一个地方。
4.1、记住这3种调度关系
亲和性调度 和 反亲和性调度的关系就3种：
-
node亲和调度：硬亲和、软亲和 -
pod亲和调度：硬亲和、软亲和 -
pod反亲和调度：硬亲和、软亲和
4.2、记住这2种亲和表达式
不管是Node亲和 还是Pod亲和，他们都有2种亲和性表达方式：
-
RequiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：是硬亲和的方式，必须满足指定的规则才可以把Pod调度到该Node上。这里注意 Required这个词，中文意思必须的。 -
PreferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：是软亲和的方式，强调优先满足某个规则，然后根据优先的规则，将Pod调度到节点上。这里注意 Preferred这个词，中文意思是首选，用来说明选择规则的优先级，确实比较合适。
这两个字段也比较长，我们来做下拆解，将RequiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution拆解为RequiredDuringScheduling和IgnoredDuringExecution。
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RequiredDuringScheduling：定义的规则必须强制满足（Required）才会把Pod调度到节点上。 -
IgnoredDuringExecution：已经在节点上运行的Pod不需要满足定义的规则，即使去除节点上的某个标签，那些需要节点包含该标签的Pod依旧会在该节点上运行。或者这么理解：如果Pod所在的节点在Pod运行期间标签被删除了，不再符合该Pod的节点亲和性规则，那也没关系，该Pod 还能继续在该节点上运行。
4.3、表达式中的操作符
亲和性表达方式需要用到如下几个可选的操作符operator：
-
In：标签的值在某个列表中 -
NotIn：标签的值不在某个列表中 -
Exists：存在某个标签 -
DoesNotExist：不存在某个标签 -
Gt：标签的值大于某个值（字符串比较） -
Lt：标签的值小于某个值（字符串比较）
这些操作符里，虽然没有排斥某个节点的功能，但是用这几个标签也可以变相的实现排斥的功能。
4.4、作用域topologyKey
topologyKey很多地方解释为拓扑建，很是费解。实际上就是个作用域的概念。
topologyKey配置了一个label的key，那么存在这个key对应的label的所有Node就在同一个作用域里。
5、实战
理论知识讲解完毕，接下来通过实战加深理解。你可以按照步骤操作实践。
5.1、nodeName调度
比如要将Pod调度到nodeName是k8s-worker-2的节点上
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: webApp
namespace: demo
labels:
app: webapp
spec:
nodeName: 'k8s-worker-2'
containers:
- name: webapp
image: Nginx
ports:
- containerPort: 80
5.2、nodeSelector调度
比如要将Pod调度到具有"special-app"="specialwebapp"的label节点上。
查看节点信息：
kubectl describe node k8s-worker-2
Pod的yaml编排文件：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: webapp
namespace: demo
labels:
app: webapp
spec:
nodeSelector:
# 选择调度到具有这个label的节点
"special-app": "specialwebapp"
containers:
- name: webapp
image: nginx
ports:
- containerPort: 80
查看Pod被调度到哪台机器上：
kubectl get pod -n demo -o wide
5.3、Node亲和调度
Node的亲和调度是指，Node和Pod的关系。
硬亲和
定义Pod-Node的硬亲和yaml文件：pod_node_required_affinity.yaml。文件内容如下：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: webapp
namespace: demo
labels:
app: webapp
spec:
containers:
- name: webapp
image: nginx
ports:
- containerPort: 80
affinity:
nodeAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
nodeSelectorTerms:
- matchExpressions:
- key: app
operator: In
values:
- backend
给k8s-worker-3节点添加label：
kubectl label node k8s-worker-3 app=backend
查看k8s-worker-3节点的label情况：
kubectl get node k8s-worker-3 --show-labels
执行上面的yaml部署Pod，可以看到Pod已经被调度到k8s-worker-3节点上。
软亲和
软亲和调度，主要就是加入了多个规则，每个设置了权重，yaml文件如下：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: webapp
namespace: demo
labels:
app: webapp
spec:
containers:
- name: webapp
image: nginx
ports:
- containerPort: 80
affinity:
nodeAffinity:
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- weight: 80
preference:
matchExpressions:
- key: app2
operator: Exists
- weight: 20
preference:
matchExpressions:
- key: app
operator: In
values:
- backend2
删除之前的Pod，删除之前的k8s-worker-3节点的label，再给k8s-worker-2节点的增加app2=backend的label。
kubectl delete pod webapp -n demo
kubectl label node k8s-worker-3 app-
kubectl label node k8s-worker-2 app2=backend
部署上面的软亲和yaml文件，可以看到Pod被调度到了k8s-worker-2节点。
5.4、Pod亲和调度
Pod亲和调度，是指Pod和Pod之间的关系。
硬亲和
比如Pod1跟随Pod2，Pod2被调度到B节点，那么Pod1也被调度到B节点。
所以这里准备2个Pod。Pod1使用上面的例子，让Pod1采用Node硬亲和调度到k8s-worker-3节点。然后再部署Pod2，让它跟随Pod1，也会被调度到k8s-worker-3节点。
准备Pod2的yaml编排文件pod_pod_required_affinity.yaml，如下：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: webapp-1
namespace: demo
labels:
app: webapp-1
spec:
containers:
- name: webapp
image: nginx
ports:
- containerPort: 80
affinity:
podAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- topologyKey: kubernetes.io/hostname
labelSelector:
matchExpressions:
- key: app
operator: In
values:
- webapp
可以看到Pod2跟随Pod1，也被调度到了k8s-worker-3节点。
软亲和
软亲和和硬亲和类似，只是多了权重，你可以自行尝试。
5.5、Pod反亲和调度
反亲和的硬亲和
接着上面的例子，继续准备Pod3的yaml编排文件，如下：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: webapp-2
namespace: demo
labels:
app: webapp-2
spec:
containers:
- name: webapp
image: nginx
ports:
- containerPort: 80
affinity:
podAntiAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- topologyKey: kubernetes.io/hostname
labelSelector:
matchExpressions:
- key: app
operator: In
values:
- webapp
使用Pod反亲和的方式，让Pod3和Pod1不会部署在一起。部署完毕后，查看结果，Pod3因为反亲和被调度到了k8s-worker-2节点。
反亲和的软亲和
反亲和的软亲和 和 硬亲和类似，只是多了权重，你可以自行尝试。
6、总结
本文主要快速讲解Kubernetes的亲和性和反亲和性调度。读完本文你需要记住以下3点：
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亲和性 和 反亲和性的调度，筛选的条件使用的是Node（Pod）的 label字段。 -
亲和性调度：就好像Node（Pod）和Pod是关系很好的闺蜜，Pod说，“只要符合这种label的Node（Pod）都是我的好闺蜜，闺蜜在哪儿我就去哪儿”。 -
反亲和性调度：就好像2个Pod是赌气的2个孩子，互相对着干，一个往东，另一随便去哪个方向就是不往东，他们不会去到同一个地方。
