如何配置 Pod 调度规则

简介

本教程系列涵盖了管理 Kubernetes 容器组（Pod）的基本概念和高级技术。我们将首先探讨容器组的基本原理、其架构和部署。然后，我们将深入研究高级调度策略和最佳实践，以优化你的 Kubernetes 集群。在本教程结束时，你将对如何有效地配置和管理 Kubernetes 容器组以满足应用程序的需求有扎实的理解。

Skills Graph

Kubernetes 容器组：基础

Kubernetes 容器组（Pod）是 Kubernetes 集群的基本构建块。一个容器组是一组一个或多个容器，它们共享存储和网络资源，以及关于如何运行这些容器的规范。容器组被设计为短暂且一次性的，具有有限的生命周期。

在本节中，我们将探讨 Kubernetes 容器组的基础，包括其架构、部署和生命周期管理。

理解 Kubernetes 容器组

Kubernetes 容器组是 Kubernetes 对象模型中最小且最简单的单元。它代表了你集群上正在运行的进程。容器组旨在支持协同工作的多个容器，例如主应用容器和用于日志记录或监控的边车容器。

容器组有一个唯一的 IP 地址和一个共享的网络命名空间，这意味着容器组内的容器可以使用 localhost 相互通信。容器组还共享存储卷，可用于持久化数据或在容器之间共享文件。

在 Kubernetes 中部署容器组

要在 Kubernetes 中部署容器组，你可以使用 kubectl 命令行工具来创建容器组清单。这是一个简单的容器组清单示例：

apiVersion: v1
kind: 容器组
metadata:
  name: 我的容器组
spec:
  containers:
    - name: 我的容器
      image: nginx:latest
      ports:
        - containerPort: 80

此清单创建一个包含单个容器的容器组，该容器运行最新版本的 Nginx 网络服务器。你可以使用 kubectl create 命令部署此容器组：

kubectl create -f 容器组清单.yaml

管理容器组的生命周期

容器组有一个定义好的生命周期，包括以下阶段：

1. 挂起（Pending）：容器组已被 Kubernetes 集群接受，但一个或多个容器尚未创建。
2. 运行中（Running）：容器组中的所有容器都已创建，并且至少有一个容器正在运行。
3. 成功（Succeeded）：容器组中的所有容器都已成功终止，并且不会重新启动。
4. 失败（Failed）：容器组中的所有容器都已终止，并且至少有一个容器以失败告终。
5. 未知（Unknown）：无法获取容器组的状态，通常是由于与主机通信时出错。

你可以使用 kubectl get pods 命令查看容器组的当前状态，使用 kubectl logs 命令查看容器组中特定容器的日志。

Kubernetes 高级调度

Kubernetes 提供了一个强大的调度系统，使你能够控制容器组在集群内节点上的放置位置。在本节中，我们将探讨一些高级调度技术，这些技术可以帮助你优化工作负载的放置。

节点亲和性和反亲和性

节点亲和性和反亲和性是 Kubernetes 的特性，它们允许你指定容器组应该（或不应该）调度到哪些节点上。这对于各种用例都很有用，例如：

• 确保容器组调度到具有特定硬件或软件配置的节点上。
• 将容器组分布在不同的可用区或区域。
• 防止容器组调度到已经运行某种类型工作负载的节点上。

这是一个使用节点亲和性来确保容器组调度到具有 node-type=high-performance 标签的节点上的容器组清单示例：

apiVersion: v1
kind: 容器组
metadata:
  name: 我的容器组
spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
          - matchExpressions:
              - key: node-type
                operator: In
                values:
                  - high-performance
  containers:
    - name: 我的容器
      image: nginx:latest

污点和容忍度

污点和容忍度是 Kubernetes 的另一个特性，可用于控制容器组的放置。污点应用于节点，它们将节点标记为对某些容器组不可用。容忍度应用于容器组，它们允许容器组调度到具有特定污点的节点上。

这对于你想要为特定工作负载保留某些节点，或者确保某些容器组不会调度到已经运行某种类型工作负载的节点上的场景很有用。

这是一个如何向节点应用污点，然后创建一个容忍该污点的容器组的示例：

## 向节点应用污点
kubectl taint nodes node1 key=value:NoSchedule

## 创建一个容忍该污点的容器组
apiVersion: v1
kind: 容器组
metadata:
  name: 我的容器组
spec:
  tolerations:
  - key: "key"
    operator: "Equal"
    value: "value"
    effect: "NoSchedule"
  containers:
  - name: 我的容器
    image: nginx:latest

通过使用节点亲和性、反亲和性、污点和容忍度等高级调度技术，你可以确保 Kubernetes 工作负载放置在最合适的节点上，从而提高应用程序的整体性能和可靠性。

Kubernetes 调度最佳实践

Kubernetes 调度是集群基础设施中一个复杂且关键的组件。在本节中，我们将探讨一些 Kubernetes 调度的最佳实践，以帮助你优化应用程序的性能、可靠性和可扩展性。

资源管理

Kubernetes 调度最重要的方面之一是有效的资源管理。你应确保为容器组定义适当的资源请求和限制，并且你的节点有足够的资源来容纳工作负载。

这是一个定义资源请求和限制的容器组清单示例：

apiVersion: v1
kind: 容器组
metadata:
  name: 我的容器组
spec:
  containers:
    - name: 我的容器
      image: nginx:latest
      resources:
        requests:
          cpu: 100m
          memory: 128Mi
        limits:
          cpu: 500m
          memory: 512Mi

健康检查和日志记录

有效的健康监测和日志记录对于确保 Kubernetes 应用程序的可靠性和可扩展性至关重要。你应为容器组配置适当的存活和就绪探测，并确保你的应用程序记录相关信息以帮助进行故障排除和监测。

这是一个包含存活探测的容器组清单示例：

apiVersion: v1
kind: 容器组
metadata:
  name: 我的容器组
spec:
  containers:
    - name: 我的容器
      image: nginx:latest
      livenessProbe:
        httpGet:
          path: /healthz
          port: 80
        periodSeconds: 10
        failureThreshold: 3

可扩展性和可靠性

为确保 Kubernetes 应用程序的可扩展性和可靠性，你应考虑使用水平 Pod 自动缩放、节点自动缩放和 Pod 中断预算等功能。这些功能可帮助你根据需求自动扩展应用程序，并保护你的应用程序免受节点或 Pod 故障导致的中断影响。

这是一个水平 Pod 自动缩放器清单示例：

apiVersion: autoscaling/v2beta1
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: 我的水平 Pod 自动缩放器
spec:
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: 我的部署
  minReplicas: 2
  maxReplicas: 10
  metrics:
    - type: Resource
      resource:
        name: cpu
        targetAverageUtilization: 50

通过遵循这些 Kubernetes 调度的最佳实践，你可以确保你的应用程序高效、可靠且可扩展地运行。

总结

在本教程中，我们涵盖了Kubernetes容器组的基础知识，包括其架构、部署和生命周期管理。我们还探讨了高级调度技术和最佳实践，以优化你的Kubernetes集群。通过理解这些概念，你将能够有效地配置和管理你的Kubernetes容器组，以确保你的应用程序高效且可靠地运行。