Kubernetes(K8s)中Pod调度策略与亲和性设置

在Kubernetes集群中，如何通过Pod调度策略和亲和性设置来优化资源分配？具体想了解：

  1. 常用的Pod调度策略有哪些，各自适用于什么场景？
  2. NodeAffinity和PodAffinity/反亲和性有什么区别？能否举例说明实际应用？
  3. 设置亲和性规则时，如何避免节点资源过载？
  4. 有没有办法结合污点(Taints)和容忍(Tolerations)来实现更灵活的调度？
  5. 在混合环境（如同时存在GPU和CPU节点）中，如何通过调度策略确保Pod被分配到合适的节点？
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在Kubernetes（K8s）中，Pod的调度策略与亲和性设置主要用于控制Pod在集群中的分布。默认情况下，K8s调度器会根据资源需求、节点状态等自动选择一个合适的节点来运行Pod。

  1. 调度策略：

    • NodeSelector：最基础的方式，允许指定Pod只能调度到具有特定标签的节点上。
    • NodeAffinity：提供更灵活的规则定义，可以使用requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution（硬约束）或preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution（软约束）两种模式。
    • Taints and Tolerations：通过给节点添加污点(taint)，限制某些Pod被调度上去，只有能容忍(tolerate)这些污点的Pod才能运行。

  2. 亲和性设置：

    • Pod Affinity/Anti-Affinity：基于其他Pod的位置进行调度决策，支持强制要求（affinity）或避免（anti-affinity）。例如，可以让同一个服务的所有实例尽量分布在不同的节点上以提高容错能力。

合理配置这些参数可以帮助优化应用性能、提升系统的可用性和安全性。作为程序员，掌握这些知识有助于更好地管理和优化容器化应用在K8s环境下的部署和运行。


在Kubernetes（K8s）中，Pod调度策略和亲和性设置是实现资源优化和应用需求满足的重要手段。

  1. 调度策略：K8s默认使用scheduler组件进行Pod调度。管理员可以通过nodeName直接指定Pod运行的节点，或者通过nodeSelector绑定特定标签的节点。此外，还可以自定义调度器或调整调度参数。

  2. 亲和性设置：

    • 节点亲和性（Node Affinity）：允许指定Pod可以调度到哪些节点上，支持硬规则（required）和软规则（preferred）。例如，要求Pod必须运行在具有特定硬件的节点上。
    • pod亲和性/反亲和性（Pod Affinity/Anti-Affinity）：根据其他Pod的拓扑分布来决定当前Pod的调度。比如将相似服务的Pod部署在同一区域，或确保它们分布在不同区域以提高容错能力。
    • 这些特性帮助开发者更好地管理应用的高可用性、性能和成本效益，同时适应复杂的分布式系统环境。

Kubernetes中的Pod调度策略和亲和性设置主要包括以下几种方式：

  1. 节点选择器(nodeSelector) 最简单的调度方式，通过标签匹配选择节点：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
  nodeSelector:
    disktype: ssd
  1. 亲和性与反亲和性(Affinity/Anti-affinity) 分为节点亲和性和Pod亲和性：
  • 节点亲和性(Node Affinity):
affinity:
  nodeAffinity:
    requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      nodeSelectorTerms:
      - matchExpressions:
        - key: topology.kubernetes.io/zone
          operator: In
          values:
          - asia-east1-a
  • Pod亲和性/反亲和性(Pod Affinity/Anti-affinity):
affinity:
  podAntiAffinity:
    requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
    - labelSelector:
        matchExpressions:
        - key: app
          operator: In
          values:
          - store
      topologyKey: "kubernetes.io/hostname"
  1. 污点和容忍度(Taints and Tolerations) 节点设置污点，Pod声明容忍：
# 节点设置污点
kubectl taint nodes node1 key=value:NoSchedule

# Pod配置容忍
tolerations:
- key: "key"
  operator: "Equal"
  value: "value"
  effect: "NoSchedule"
  1. 自定义调度器 可通过编写自定义调度器实现更复杂的调度逻辑。

这些设置可以组合使用，实现精细化的Pod调度控制，满足不同的部署需求。

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