目录

一、理论

1.调度策略

2.亲和性与反亲和性案例

二、实验

1.亲和性与反亲和性

三、问题

1.节点批次打标签错误

2.for循环批量创建pod报错

四、总结

---

一、理论

1.调度策略

（1）对比

2.Pod 拓扑分布约束

（1）概念

使用 拓扑分布约束（Topology Spread Constraints） 来控制 Pod在集群内故障域之间的分布， 例如区域（Region）、可用区（Zone）、节点和其他用户自定义拓扑域。 这样做有助于实现高可用并提升资源利用率。

（2）拓扑分布约束 （涉及K8S v1.25及以上版本）

Pod 拓扑分布约束使你能够以声明的方式进行配置。

topologySpreadConstraints 字段，Pod API 包括一个 spec.topologySpreadConstraints 字段。这个字段的用法如下所示：

---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: example-pod
spec:
  # 配置一个拓扑分布约束
  topologySpreadConstraints:
    - maxSkew: <integer>
      minDomains: <integer> # 可选；自从 v1.25 开始成为 Beta
      topologyKey: <string>
      whenUnsatisfiable: <string>
      labelSelector: <object>
      matchLabelKeys: <list> # 可选；自从 v1.27 开始成为 Beta
      nodeAffinityPolicy: [Honor|Ignore] # 可选；自从 v1.26 开始成为 Beta
      nodeTaintsPolicy: [Honor|Ignore] # 可选；自从 v1.26 开始成为 Beta
  ### 其他 Pod 字段置于此处

(3) 示例

① 节点标签

拓扑分布约束依赖于节点标签来标识每个节点所在的拓扑域。 例如，某节点可能具有标签：

说明：
为了简便，此示例未使用众所周知的标签键 topology.kubernetes.io/zone 和 topology.kubernetes.io/region。 但是，建议使用那些已注册的标签键，而不是此处使用的私有（不合格）标签键 region 和 zone。

无法对不同上下文之间的私有标签键的含义做出可靠的假设。

②有一个 4 节点的集群且带有以下标签

③从逻辑上看集群如下

④一致性

应该为一个组中的所有 Pod 设置相同的 Pod 拓扑分布约束。

通常，如果正使用一个工作负载控制器，例如 Deployment，则 Pod 模板会帮你解决这个问题。 如果混合不同的分布约束，则 Kubernetes 会遵循该字段的 API 定义； 但是，该行为可能更令人困惑，并且故障排除也没那么简单。

运维人员需要一种机制来确保拓扑域（例如云提供商区域）中的所有节点具有一致的标签。 为了避免运维人员需要手动为节点打标签，大多数集群会自动填充知名的标签， 例如 kubernetes.io/hostname。检查运维人员的集群是否支持此功能。

⑤一个拓扑分布约束

假设拥有一个 4 节点集群，其中标记为 foo: bar 的 3 个 Pod 分别位于 node1、node2 和 node3 中：

希望新来的 Pod 均匀分布在现有的可用区域，则可以按如下设置其清单：

kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: mypod
  labels:
    foo: bar
spec:
  topologySpreadConstraints:
  - maxSkew: 1
    topologyKey: zone
    whenUnsatisfiable: DoNotSchedule
    labelSelector:
      matchLabels:
        foo: bar
  containers:
  - name: pause
    image: registry.k8s.io/pause:3.1

从此清单看，topologyKey: zone 意味着均匀分布将只应用于存在标签键值对为 zone: <any value> 的节点 （没有 zone 标签的节点将被跳过）。如果调度器找不到一种方式来满足此约束， 则 whenUnsatisfiable: DoNotSchedule 字段告诉该调度器将新来的 Pod 保持在 pending 状态。

如果该调度器将这个新来的 Pod 放到可用区 A，则 Pod 的分布将成为 [3, 1]。 这意味着实际偏差是 2（计算公式为 3 - 1），这违反了 maxSkew: 1 的约定。 为了满足这个示例的约束和上下文，新来的 Pod 只能放到可用区 B 中的一个节点上：

或者：

可以调整 Pod 规约以满足各种要求：

将 maxSkew 更改为更大的值，例如 2，这样新来的 Pod 也可以放在可用区 A 中。
将 topologyKey 更改为 node，以便将 Pod 均匀分布在节点上而不是可用区中。 在上面的例子中，如果 maxSkew 保持为 1，则新来的 Pod 只能放到 node4 节点上。
将 whenUnsatisfiable: DoNotSchedule 更改为 whenUnsatisfiable: ScheduleAnyway， 以确保新来的 Pod 始终可以被调度（假设满足其他的调度 API）。但是，最好将其放置在匹配 Pod 数量较少的拓扑域中。 请注意，这一优先判定会与其他内部调度优先级（如资源使用率等）排序准则一起进行标准化。

3.亲和性与反亲和性案例

（1）环境准备

node01、 node02 都有标签 test=a，有个pod1 运行在node01上， 标签为app=myapp01

#设置node01和node02节点，拥有标签 test=a
[root@master demo]# kubectl  label nodes node{01,02} test=a --overwrite
node/node01 labeled
node/node02 labeled

#查看拥有标签test=a的节点
[root@master demo]# kubectl  get nodes -l test=a
NAME     STATUS   ROLES    AGE    VERSION
node01   Ready    <none>   7d6h   v1.15.1
node02   Ready    <none>   7d6h   v1.15.1

[root@master demo]# vim test.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp01
  labels:
    app: myapp01
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: soscscs/myapp:v1

#声明式创建pod 
[root@master demo]# kubectl  apply  -f test.yaml 
pod/myapp01 created

#查看pod myapp01的详细信息的标签
[root@master demo]# kubectl  get pods  myapp01  -o wide --show-labels 
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES   LABELS
myapp01   1/1     Running   0          26s   10.244.1.112   node01   <none>           <none>            app=myapp01

（2） 亲和性+ In 测试

[root@master demo]# vim a.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp10
  labels:
    app: myapp03
spec:
  containers:
  - name: myapp03
    image: soscscs/myapp:v1
  affinity:
    podAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In
            values:
            - myapp01
        topologyKey: test

pod拥有app=myapp01 标签（设这个pod为x），则把新pod调度到和 pod x 拥有同一个拓扑域test=a 的 节点上。

[root@master demo]# for i in myapp{11..15}; do kubectl apply -f a.yaml; sed -ri "4s#myapp1[0-9]#$i#" a.yaml; done
pod/myapp10 created
pod/myapp11 created
pod/myapp12 created
pod/myapp13 created
pod/myapp14 created
[root@master demo]# kubectl  get pods -o wide --show-labels 
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES   LABELS
myapp01   1/1     Running   0          88m   10.244.1.112   node01   <none>           <none>            app=myapp01
myapp10   1/1     Running   0          6s    10.244.2.104   node02   <none>           <none>            app=myapp03
myapp11   1/1     Running   0          6s    10.244.1.138   node01   <none>           <none>            app=myapp03
myapp12   1/1     Running   0          5s    10.244.2.105   node02   <none>           <none>            app=myapp03
myapp13   1/1     Running   0          5s    10.244.1.139   node01   <none>           <none>            app=myapp03
myapp14   1/1     Running   0          5s    10.244.2.106   node02   <none>           <none>            app=myapp03

因为拓扑域test=a内，已经有了pod存在于node01节点上，所以把新pod调度到和 pod x 拥有同一个拓扑域test=a 的 节点上。

（3）亲和性+NotIn 测试

[root@master demo]# vim a.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp10
  labels:
    app: myapp03
spec:
  containers:
  - name: myapp03
    image: soscscs/myapp:v1
  affinity:
    podAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: NotIn
            values:
            - myapp01
        topologyKey: test

[root@master demo]# kubectl delete pod myapp{10..14};for i in myapp{11..15}; do kubectl apply -f a.yaml; sed -ri "4s#myapp1[0-9]#$i#" a.yaml; done
pod "myapp10" deleted
pod "myapp11" deleted
pod "myapp12" deleted
pod "myapp13" deleted
pod "myapp14" deleted
pod/myapp10 created
pod/myapp11 created
pod/myapp12 created
pod/myapp13 created
pod/myapp14 created
[root@master demo]# kubectl  get pods -o wide --show-labels 
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES   LABELS
myapp01   1/1     Running   0          91m   10.244.1.112   node01   <none>           <none>            app=myapp01
myapp10   1/1     Running   0          5s    10.244.1.140   node01   <none>           <none>            app=myapp03
myapp11   1/1     Running   0          5s    10.244.2.107   node02   <none>           <none>            app=myapp03
myapp12   1/1     Running   0          4s    10.244.1.141   node01   <none>           <none>            app=myapp03
myapp13   1/1     Running   0          4s    10.244.2.108   node02   <none>           <none>            app=myapp03
myapp14   1/1     Running   0          4s    10.244.1.142   node01   <none>           <none>            app=myapp03

（4）非亲和性+In 测试

[root@master demo]# vim a.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp10
  labels:
    app: myapp03
spec:
  containers:
  - name: myapp03
    image: soscscs/myapp:v1
  affinity:
    podAntiAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In
            values:
            - myapp01
        topologyKey: test

[root@master demo]# kubectl delete pod myapp{10..14};for i in myapp{11..15}; do kubectl apply -f a.yaml; sed -ri "4s#myapp1[0-9]#$i#" a.yaml; done
pod "myapp10" deleted
pod "myapp11" deleted
pod "myapp12" deleted
pod "myapp13" deleted
pod "myapp14" deleted
pod/myapp10 created
pod/myapp11 created
pod/myapp12 created
pod/myapp13 created
pod/myapp14 created
[root@master demo]# kubectl  get pods -o wide --show-labels 
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES   LABELS
myapp01   1/1     Running   0          96m   10.244.1.112   node01   <none>           <none>            app=myapp01
myapp10   0/1     Pending   0          4s    <none>         <none>   <none>           <none>            app=myapp03
myapp11   0/1     Pending   0          3s    <none>         <none>   <none>           <none>            app=myapp03
myapp12   0/1     Pending   0          3s    <none>         <none>   <none>           <none>            app=myapp03
myapp13   0/1     Pending   0          3s    <none>         <none>   <none>           <none>            app=myapp03
myapp14   0/1     Pending   0          3s    <none>         <none>   <none>           <none>            app=myapp03


[root@master demo]# kubectl  describe  pod myapp10

（5）非亲和性 + NotIn 测试

[root@master demo]# vim a.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp10
  labels:
    app: myapp03
spec:
  containers:
  - name: myapp03
    image: soscscs/myapp:v1
  affinity:
    podAntiAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: NotIn
            values:
            - myapp01
        topologyKey: test

[root@master demo]# kubectl delete pod myapp{10..14};for i in myapp{11..15}; do kubectl apply -f a.yaml; sed -ri "4s#myapp1[0-9]#$i#" a.yaml; done
pod "myapp10" deleted
pod "myapp11" deleted
pod "myapp12" deleted
pod "myapp13" deleted
pod "myapp14" deleted
pod/myapp10 created
pod/myapp11 created
pod/myapp12 created
pod/myapp13 created
pod/myapp14 created
[root@master demo]# kubectl  get pods -o wide --show-labels 
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE    IP             NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES   LABELS
myapp01   1/1     Running   0          102m   10.244.1.112   node01   <none>           <none>            app=myapp01
myapp10   1/1     Running   0          8s     10.244.2.109   node02   <none>           <none>            app=myapp03
myapp11   0/1     Pending   0          8s     <none>         <none>   <none>           <none>            app=myapp03
myapp12   0/1     Pending   0          7s     <none>         <none>   <none>           <none>            app=myapp03
myapp13   0/1     Pending   0          7s     <none>         <none>   <none>           <none>            app=myapp03
myapp14   0/1     Pending   0          7s     <none>         <none>   <none>           <none>            app=myapp03


[root@master demo]# kubectl  describe  pod myapp11

二、实验

1.亲和性与反亲和性

（1）环境准备

node01、 node02 都有标签 test=a，有个pod1 运行在node01上， 标签为app=myapp01

编写资源清单

声明式创建pod

查看pod myapp01的详细信息的标签

pod myapp01 拥有标签app=myapp01,且被调度到了node01上

（2） 亲和性+ In 测试

pod拥有app=myapp01 标签（设这个pod为x），则把新pod调度到和 pod x 拥有同一个拓扑域test=a 的 节点上。

创建pod myapp10-myapp14

因为拓扑域test=a内，已经有了pod存在于node01节点上，所以把新pod调度到和 pod x 拥有同一个拓扑域test=a 的 节点上。

pod从node01节点开始在两个节点上依次循环创建pod

查看资源清单文件，最后一次更改为15后，执行了14，然后修改为15结束for循环，实际是创建pod myapp10-myapp14就结束了

（3）亲和性+NotIn 测试

先修改资源清单文件

批量删除之前的pod myapp10-myapp14，并创建pod myapp10-myapp14

pod从node01节点开始，在两个节点上依次循环创建pod

（4）非亲和性+In 测试

先修改资源清单文件

批量删除之前的pod myapp10-myapp14，并创建pod myapp10-myapp14

查看信息，新创建的pod都处于Pending状态

查看详细信息

两个节点都不匹配pod非亲和规则，又因为使用的是硬限制，因此当找不到合适的node节点调度pod时，就会处于Pending状态

（5）非亲和性 + NotIn 测试

先修改资源清单文件

批量删除之前的pod myapp10-myapp14，并创建pod myapp10-myapp14

查看信息，只有第一个myapp10成功在node02上创建，剩余的4个pod都处于Pending状态

查看详细信息

两个节点都不满足现有的pod反亲和性特征

三、问题

1.节点批次打标签错误

（1）报错

（2）原因分析

语法错误

（3）解决方法

将括号（）修改为花括号 { }

修改前：

修改后：

成功：

2.for循环批量创建pod报错

（1）报错

（2）原因分析

“s”命令缺少终止符合#

（3）解决方法

添加终止符#

修改前：

修改后：

成功：

3.比较 podAffinity 和 podAntiAffinity

（1）比较

在 Kubernetes 中， Pod亲和性和反亲和性控制 Pod 彼此的调度方式（更密集或更分散）。

podAffinity
吸引 Pod；你可以尝试将任意数量的 Pod 集中到符合条件的拓扑域中。

podAntiAffinity
驱逐 Pod。如果将此设为 requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 模式， 则只有单个 Pod 可以调度到单个拓扑域；如果你选择 preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution， 则你将丢失强制执行此约束的能力。

要实现更细粒度的控制，你可以设置拓扑分布约束来将 Pod 分布到不同的拓扑域下，从而实现高可用性或节省成本。 这也有助于工作负载的滚动更新和平稳地扩展副本规模。

四、总结

批量删除之前的pod myapp10-myapp14，并创建pod myapp10-myapp14

[root@master]# kubectl delete pod myapp{10..14};for i in myapp{11..15}; do kubectl apply -f a.yaml; sed -ri "4s#myapp1[0-9]#$i#" a.yaml; done