调度说明
我们发现每次pod被调度到哪个节点都是一个随机事件， 你并不知道pod会被调度到哪个节点，如果有些节点有特殊属性，比如有的node节点cpu跟内存很大，适合并行计算的程序，有的节点磁盘是ssd，适合运行做一些存储，虽然我们知道这些特性，但是k8s并不知道，没办法做出判断，这些问题我们称为k8s的调度策略问题。
Scheduler 是 kubernetes 的调度器，主要的任务是把定义的 pod 分配到集群的节点上。听起来非常简单，但有很多要考虑的问题：
- 公平：如何保证每个节点都能被分配资源
- 资源高效利用：集群所有资源最大化被使用
- 效率：调度的性能要好，能够尽快地对大批量的 pod 完成调度工作
- 灵活：允许用户根据自己的需求控制调度的逻辑
Sheduler 是作为单独的程序运行的，启动之后会一直监听 API Server，获取 PodSpec.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
调度过程
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 predicate ；然后对通过的节点按照优先级排序，这个是 priority ；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
Predicate 有一系列的算法可以使用：
- PodFitsResources ：节点上剩余的资源是否大于 pod 请求的资源
- PodFitsHost ：如果 pod 指定了 NodeName，检查节点名称是否和 NodeName 匹配
- PodFitsHostPorts ：节点上已经使用的 port 是否和 pod 申请的 port 冲突
- PodSelectorMatches ：过滤掉和 pod 指定的 label 不匹配的节点
- NoDiskConflict ：已经 mount 的 volume 和 pod 指定的 volume 不冲突，除非它们都是只读
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
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）。这些优先级选项包括：
- 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。换句话说，这个优先级指标倾向于资源使用比例更低的节点
- BalancedResourceAllocation ：节点上 CPU 和 Memory 使用率越接近，权重越高。这个应该和上面的一起使用，不应该单独使用
- 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
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
自定义调度器
除了 kubernetes 自带的调度器，你也可以编写自己的调度器。通过 spec:schedulername 参数指定调度器的名
字，可以为 pod 选择某个调度器进行调度。比如下面的 pod 选择 my-scheduler 进行调度，而不是默认的
default-scheduler ：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: annotation-second-scheduler
labels:
name: multischeduler-example
spec:
schedulername: my-scheduler
containers:
- name: pod-with-second-annotation-container
image: gcr.io/google_containers/pause:2.0
调度亲和性
什么叫亲和性，比如今天要分班了，我更倾向于去张三老师的班级，如果我是pod，张三老师的班级是一个node，并且，如果我必须要去或者我能不能去，这就是亲和性
k8s里面亲和性分为节点亲和、pod亲和
节点亲和
节点亲和性就是说，假如有 k8s 集群有两个节点A、B，某个 Pod 调度时，更倾向于去 A 节点；这时节点亲和性也有两种级别，一种是 Pod 一定要去 A 节点（硬策略），另一种是 Pod 想去 A 节点，不去也行（软策略）。
节点亲和通过 pod.spec.nodeAffinity 来描述：
- preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软策略
- requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬策略，必须满足，不能满足则 Pod 会一直处于Pending 状态
硬策略
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: affinity
labels:
app: node-affinity-pod
spec:
containers:
- name: with-node-affinity
image: wangyanglinux/myapp:v1
affinity: # 亲和性
nodeAffinity: # Node 亲和性
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 硬策略
nodeSelectorTerms: # Node 选择方案
- matchExpressions:
# 优先选择：节点标签 kubernetes.io/hostname 的值不在 ["k8s-node02"] 中的节点
# kubectl get node --show-labels 查看所有节点标签
# kubernetes.io/hostname 标签存储的是节点 hostname
- key: kubernetes.io/hostname # 键名，Node 节点的标签
operator: NotIn # 匹配条件
values: # 值
- k8s-node02
表示不能被分配到标签kubernetes.io/hostname为k8s-node02的节点
说明：
- 如果 nodeSelectorTerms 下面有多个选项的话，满足任何一个条件就可以了；
- 如果 matchExpressions 有多个选项的话，则必须同时满足这些条件才能正常调度 Pod
- 键值运算关系：
-
- In：label 的值在某个列表中
- NotIn：label 的值不在某个列表中
- Gt：label 的值大于某个值
- Lt：label 的值小于某个值
- Exists：某个 label 存在
- DoesNotExist：某个 label 不存在
软策略
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: affinity
labels:
app: node-affinity-pod
spec:
containers:
- name: with-node-affinity
image: wangyanglinux/myapp:v1
affinity: # 亲和性
nodeAffinity: # Node 亲和性
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 软策略
- weight: 1 # 权重，数值越大，越亲和
preference:
matchExpressions:
- key: kubernetes.io/hostname # 键名，Node 节点的标签
operator: In # 匹配条件
values: # 值
- k8s-node03
节点标签相关操作
查看所有节点标签
# 查看所有节点的标签
kubectl get node --show-labels
# 查看指定节点的标签
# kubectl get node 节点名 --show-labels
kubectl get node k8s-node01 --show-labels
添加节点标签
# kubectl label node 节点名 标签键值对
kubectl label node k8s-node01 app=node01
修改节点标签
# kubectl label node 节点名 新的标签键值对 --overwrite=true
kubectl label node k8s-node01 app=app01 --overwrite=true
删除节点标签
# kubectl label node {节点名} {标签键}-
kubectl label node k8s-node01 app-
Pod亲和
Pod 亲和性就是说，假如有 k8s 集群有两个节点A、B，有两个 Pod 分别是 M 和 N，当 M 接受调度时，更倾向于去 Pod N 所在的节点；这时调度也存在两种情况，一种是 Pod M 一定要去 Pod N 所在的节点（硬策略），另一种是 Pod M 想去 Pod N 所在的节点，不去也行（软策略）。
Pod 亲和通过 pod.spec.affinity.podAffinity/podAntiAffinity 来描述：
- preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软策略
- requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬策略，必须满足，不能满足则 Pod 会一直处于 Pending 状态
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: affinity-pod
labels:
app: pod-affinity-pod
spec:
containers:
- name: pod-affinity
image: wangyanglinux/myapp:v1
affinity:
podAffinity: # pod 亲和性，两个 pod 运行在同一拓扑域内
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 硬策略
# 一定要和标签 app=pod-1 的 Pod 运行在同一拓扑域内
- labelSelector: # 标签选择
matchExpressions:
- key: app # pod 的标签
operator: In # 匹配策略
values: # 标签值
- pod-1
# 指定通过哪个节点标签判断 pod 是否在同一个拓扑域上（多个节点拥有相同的标签，则这几个节点就处于同一拓扑域）
topologyKey: kubernetes.io/hostname
podAntiAffinity: # Pod 亲和性，两个 pod 不运行在同一拓扑域内
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 软策略
# 希望不要和标签 app=pod-2 的 Pod 运行在同一拓扑域内
- weight: 1 # 权重，数值越大，越亲和
podAffinityTerm:
labelSelector:
matchExpressions:
- key: app # pod 的标签
operator: In # 匹配策略
values: # 标签值
- pod-2
# 指定通过哪个节点标签判断 pod 是否在同一个拓扑域上（多个节点拥有相同的标签，则这几个节点就处于同一拓扑域）
topologyKey: kubernetes.io/hostname
亲和性/反亲和性调度策略比较如下：
污点和容忍
节点亲和性，是 pod 的一种属性（偏好或硬性要求），它使 pod 被吸引到一类特定的节点。Taint 则相反，它使节点能够 排斥 一类特定的 pod
Taint 和 Toleration 相互配合，可以用来避免 pod 被分配到不合适的节点上。每个节点上都可以应用一个或多个 taint ，这表示对于那些不能容忍这些 taint 的 pod，是不会被该节点接受的。如果将 toleration 应用于 pod 上，则表示这些 pod 可以（但不要求）被调度到具有匹配 taint 的节点上
举个例子，比如说，相亲的时候，有的女方不能容忍男方抽烟，那么这个男方身上抽烟就是污点，他们一定不会结婚。如果女方能容忍男方抽烟，女方也不一定要和男方结婚。
如果某个 Node 有个污点，Pod 不能容忍，则 Pod 一定不会运行在这个 Node 上；如果 Pod 能容忍这个污点，Pod 也不一定会运行在这个节点上。
污点(Taint)
Ⅰ、 污点 ( Taint ) 的组成
使用 kubectl taint 命令可以给某个 Node 节点设置污点，Node 被设置上污点之后就和 Pod 之间存在了一种相斥的关系，可以让 Node 拒绝 Pod 的调度执行，甚至将 Node 已经存在的 Pod 驱逐出去
每个污点的组成如下：
key=value:effect
每个污点有一个 key 和 value 作为污点的标签，其中 value 可以为空，effffect 描述污点的作用。当前 taint
effffect 支持如下三个选项：
- NoSchedule ：表示 k8s 将不会将 Pod 调度到具有该污点的 Node 上
- PreferNoSchedule ：表示 k8s 将尽量避免将 Pod 调度到具有该污点的 Node 上
- NoExecute ：表示 k8s 将不会将 Pod 调度到具有该污点的 Node 上，同时会将 Node 上已经存在的 Pod 驱逐出去
k8s 主节点中默认存在一个污点：node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule，所以 Pod 不会被分配在主节点上。
污点的设置、查看和去除
# 设置污点
kubectl taint nodes node1 key1=value1:NoSchedule
# 节点说明中，查找 Taints 字段
kubectl describe pod pod-name
# 去除污点
kubectl taint nodes node1 key1:NoSchedule-
容忍(Tolerations)
设置了污点的 Node 将根据 taint 的 effect：NoSchedule、PreferNoSchedule、NoExecute 和 Pod 之间产生互斥的关系，Pod 将在一定程度上不会被调度到 Node 上。 但我们可以在 Pod 上设置容忍 ( Toleration ) ，意思是设置了容忍的 Pod 将可以容忍污点的存在，可以被调度到存在污点的 Node 上
通过 pod.spec.tolerations 来配置 Pod 的容忍：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-1
labels:
app: pod-1
spec:
containers:
- name: with-node-affinity
image: wangyanglinux/myapp:v1
tolerations:
- key: "key1"
operator: "Equal"
value: "value1"
effect: "NoExecute"
tolerationSeconds: 3600 # 当 Pod 被驱逐时可以在节点上继续保留运行的时间
- key: "key1"
operator: "Equal"
value: "value1"
effect: "NoExecute"
- key: "key2"
operator: "Exists"
effect: "NoSchedule"
容忍的 key, vaule, effect 要与 Node 上设置的 taint 保持一致
- operator 的值为 Exists 将会忽略 value 值
- 当 effect 为 NoExecute 时，可以通过设置 tolerationSeconds 来指定 Pod 被驱逐时可以在 Node 上继续保留运行的时间
- 当不指定 key 值时，表示容忍所有的污点 key：
tolerations: - operator: "Exists"
- 当不指定 effect 值时，表示容忍所有的污点的作用
tolerations:
- key: "key"
operator: "Exists"
有多个 Master 存在时，防止资源浪费，可以如下设置
kubectl taint nodes MasterNode-Name node-role.kubernetes.io/master=:PreferNoSchedule
固定节点
1. 通过主机名固定
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
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
name: myweb
spec:
replicas: 7 # 副本数
template:
metadata:
labels:
app: myweb
spec:
nodeName: k8s-node01 # 指定 Node 节点的名字
containers:
- name: myweb
image: hub.atguigu.com/library/myapp:v1
ports:
- containerPort: 80
2.通过标签固定
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，
而后调度 Pod 到目标节点，该匹配规则属于强制约束
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
name: myweb
spec:
replicas: 2
template:
metadata:
labels:
app: myweb
spec:
nodeSelector: # 节点标签选择
type: ssd # 只有节点存在指定的标签，才能运行该 pod
containers:
- name: myweb
image: harbor/tomcat:8.5-jre8
ports:
- containerPort: 80
