K8S的亲和与反亲和概述Kubernetes（K8S）中的亲和性（Affinity）和反亲和性（Anti-Affi

Kubernetes（K8S）中的亲和性（Affinity）和反亲和性（Anti-Affinity）是用于控制 Pod 在集群中调度位置的机制。它们允许用户定义规则，指定 Pod 应该（或不应该）运行在哪些节点上，或者与其他 Pod 如何共存。这些规则可以优化资源利用率、提高可用性，或满足其他业务需求。

亲和性（Affinity） 亲和性分为两种类型：节点亲和性（Node Affinity）和 Pod 亲和性（Pod Affinity）。

节点亲和性（Node Affinity） 定义 Pod 应该调度到哪些节点上。例如：

• 硬亲和性（Required）：必须满足的条件，否则 Pod 无法调度。

• 软亲和性（Preferred）：尽量满足的条件，不强制要求。

示例场景： • 将 Pod 调度到带有 gpu=true 标签的节点上。

• 优先选择可用区为 us-east-1a 的节点。

配置示例：

affinity:
  nodeAffinity:
    requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      nodeSelectorTerms:
      - matchExpressions:
        - key: gpu
          operator: In
          values: ["true"]
    preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
    - weight: 1
      preference:
        matchExpressions:
        - key: topology.kubernetes.io/zone
          operator: In
          values: ["us-east-1a"]

Pod 亲和性（Pod Affinity） 定义 Pod 应该与其他 Pod 运行在同一拓扑域（如节点、可用区等）。例如： • 将多个服务的 Pod 部署在同一节点，减少网络延迟。

• 确保同一服务的多个副本分散在不同拓扑域（如不同节点或可用区）。

配置示例：

affinity:
  podAffinity:
    requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
    - labelSelector:
        matchExpressions:
        - key: app
          operator: In
          values: ["cache"]
      topologyKey: kubernetes.io/hostname

反亲和性（Anti-Affinity） 反亲和性与亲和性相反，用于避免 Pod 调度到特定节点或与某些 Pod 共存。同样分为节点反亲和性和 Pod 反亲和性。

Pod 反亲和性（Pod Anti-Affinity） 常见场景： • 避免同一服务的多个副本运行在同一节点（提高可用性）。

• 避免竞争资源的 Pod 共存（如 CPU/内存密集型应用）。

配置示例：

affinity:
  podAntiAffinity:
    requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
    - labelSelector:
        matchExpressions:
        - key: app
          operator: In
          values: ["web"]
      topologyKey: kubernetes.io/hostname

此规则确保同一节点上不会运行多个标签为 app=web 的 Pod。

关键概念

拓扑域（Topology Domain）： • 由 topologyKey 定义，如 kubernetes.io/hostname（节点）、topology.kubernetes.io/zone（可用区）等。

• 反亲和性规则作用于同一拓扑域内的 Pod。
调度阶段： • requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：调度时必须满足的条件。

• preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：尽量满足的条件（权重由 weight 指定，范围 1-100）。
操作符（Operator）： • In、NotIn、Exists、DoesNotExist 等，用于匹配标签条件。

使用场景

高可用部署： • 通过反亲和性将同一服务的 Pod 分散到不同节点或可用区。

• 例如：数据库主从副本部署在不同节点。
性能优化： • 通过亲和性将计算密集型 Pod 调度到 GPU 节点。

• 将紧密通信的微服务部署在同一可用区，减少延迟。
资源隔离： • 通过反亲和性避免资源竞争的 Pod 共存（如内存密集型应用）。

注意事项 • 资源消耗：Pod 亲和性/反亲和性会增加调度器计算复杂度，可能影响调度性能（尤其是大规模集群）。

• 拓扑域限制：反亲和性规则必须合理设置 topologyKey，否则可能导致 Pod 无法调度（例如集群节点不足时）。

• 与 Taint/Toleration 结合：亲和性规则通常与节点污点（Taint）和容忍（Toleration）配合使用，实现更细粒度的调度。

通过合理使用亲和性与反亲和性，可以显著提升 Kubernetes 集群的稳定性、性能和资源利用率。根据具体业务需求选择硬性规则或柔性建议，结合监控和测试调整策略。