使用节点亲和性进行调度

简介

在 Kubernetes 中，节点亲和性（node affinity）用于将 Pod 调度到符合特定条件的节点上。这可以确保 Pod 被调度到特定类型的节点上，或者用于在节点间平衡工作负载。在本实验中，我们将学习如何使用节点亲和性将 Pod 调度到指定的节点上。

启动 Minikube 集群

在创建资源之前，你需要一个正在运行的 Kubernetes 集群。Minikube 是一个在本地机器上运行的轻量级 Kubernetes 环境。

导航到工作目录：

打开终端并导航到默认的项目文件夹：
```
cd /home/labex/project
```
启动 Minikube：

启动 Minikube 以初始化 Kubernetes 集群：
```
minikube start
```
- 此命令会在你的本地机器上设置一个单节点的 Kubernetes 集群。
- 根据系统性能，Minikube 可能需要几分钟时间启动。
验证 Minikube 是否正在运行：

检查 Minikube 集群的状态：
```
minikube status
```
- 查看 kubelet 和 apiserver 等组件是否显示为 Running。
- 如果集群未运行，请重新执行 minikube start。

如果启动 Minikube 时遇到问题，必要时可以使用 minikube delete 重置环境。

请在 /home/labex/project 目录下执行本实验的后续步骤，以确保 YAML 文件保持在同一个工作目录中。

创建带有标签的节点

在此步骤中，我们将创建一个带有标签的节点，该标签将用于调度 Pod。

在 /home/labex/project 目录下创建一个名为 node-with-label.yaml 的文件，内容如下：

apiVersion: v1
kind: Node
metadata:
  name: minikube
  labels:
    type: web

应用更改：

kubectl apply -f node-with-label.yaml

验证节点是否已创建并打上标签：

kubectl get nodes --show-labels

创建带有节点亲和性的 Pod

在此步骤中，我们将创建一个带有节点亲和性规则的 Pod，以确保它被调度到具有特定标签的节点上。

在 /home/labex/project 目录下创建一个名为 pod-with-node-affinity.yaml 的文件，内容如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-with-node-affinity
spec:
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx:latest
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
          - matchExpressions:
              - key: type
                operator: In
                values:
                  - web

应用更改：

kubectl apply -f pod-with-node-affinity.yaml

验证 Pod 是否被调度到带有 type=web 标签的节点上：

kubectl get pod pod-with-node-affinity -o wide

创建带有节点反亲和性的 Pod

在此步骤中，我们将创建一个带有节点反亲和性（node anti-affinity）规则的 Pod，以确保它不会被调度到具有特定标签的节点上。

在 /home/labex/project 目录下创建一个名为 pod-with-node-anti-affinity.yaml 的文件，内容如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-with-node-anti-affinity
spec:
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx:latest
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
          - matchExpressions:
              - key: type
                operator: NotIn
                values:
                  - web

应用更改：

kubectl apply -f pod-with-node-anti-affinity.yaml

验证 Pod 是否未被调度到带有 type=db 标签的节点上（注意：由于当前集群只有一个节点且该节点标签为 web，此 Pod 可能会处于 Pending 状态）：

kubectl get pod pod-with-node-anti-affinity -o wide

创建同时使用节点亲和性和节点选择器的 Pod

在此步骤中，我们将创建一个同时包含节点亲和性规则和节点选择器（node selector）的 Pod，以确保它被调度到具有特定标签的节点上。

在 /home/labex/project 目录下创建一个名为 pod-with-node-affinity-and-selector.yaml 的文件，内容如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-with-node-affinity-and-selector
spec:
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx:latest
  nodeSelector:
    type: web
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
          - matchExpressions:
              - key: type
                operator: In
                values:
                  - db

应用更改：

kubectl apply -f pod-with-node-affinity-and-selector.yaml

验证 Pod 是否未被调度到带有 type=web 标签的节点上（因为亲和性规则要求 type=db）：

kubectl get pod pod-with-node-affinity-and-selector -o wide

创建带有多个节点亲和性规则的 Pod

在此步骤中，我们将创建一个带有多个节点亲和性规则的 Pod，以确保它被调度到标签同时满足所有规则的节点上。

在 /home/labex/project 目录下创建一个名为 pod-with-multiple-node-affinity.yaml 的文件，内容如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-with-multiple-node-affinity
spec:
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx:latest
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
          - matchExpressions:
              - key: type
                operator: In
                values:
                  - web
          - matchExpressions:
              - key: disktype
                operator: In
                values:
                  - ssd

应用更改：

kubectl apply -f pod-with-multiple-node-affinity.yaml

验证 Pod 是否被调度到同时具有 type=web 和 disktype=ssd 标签的节点上：

kubectl get pod pod-with-multiple-node-affinity -o wide

总结

在本实验中，我们学习了如何使用节点亲和性将 Pod 调度到特定节点上。我们创建了一个带有标签的节点，并创建了带有节点亲和性规则的 Pod，确保它们被调度到具有特定标签的节点上。我们还创建了一个带有节点反亲和性规则的 Pod，确保它不会被调度到具有特定标签的节点上。最后，我们创建了一个带有多个节点亲和性规则的 Pod，确保它被调度到同时满足所有规则的节点上。