什么是 Kubernetes cluster 的 Node affinity

Posted 2023-06-22 JerryWangSAP

Node affinity 在概念上类似于nodeSelector，它允许您根据节点标签来限制Pod可以调度到哪些节点上。有两种类型的节点亲和性：

• requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：除非满足规则，否则调度程序无法将Pod调度到节点上。这类似于nodeSelector，但具有更具表达性的语法。

• preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：调度程序尝试找到符合规则的节点。如果没有匹配的节点可用，调度程序仍会将Pod调度到节点上。

注意：在上述类型中，IgnoredDuringExecution表示如果在Kubernetes调度Pod之后节点标签发生变化，Pod将继续运行。

开发人员可以在Pod规范的.spec.affinity.nodeAffinity字段中指定Node affinity：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: with-node-affinity
spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: topology.kubernetes.io/zone
            operator: In
            values:
            - antarctica-east1
            - antarctica-west1
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        preference:
          matchExpressions:
          - key: another-node-label-key
            operator: In
            values:
            - another-node-label-value
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: registry.k8s.io/pause:2.0

在Kubernetes集群中，Node affinity（节点亲和性）是一种机制，用于控制Pod在调度时所选取的节点。它允许您根据节点的属性和标签，指定Pod在哪些节点上可以调度和运行。

Node affinity可以用于多种场景，包括：

1. 硬件要求：某些应用程序可能对特定类型的硬件有要求，例如需要具备GPU或特定的存储设备。通过使用Node affinity，可以将这些Pod调度到拥有相应硬件资源的节点上。

2. 数据局部性：某些应用程序需要访问特定的数据源或存储位置，为了减少延迟和网络开销，可以将Pod调度到与数据源或存储位置相近的节点上。

3. 资源隔离：通过使用Node affinity，可以将不同类型的Pod分配到不同的节点上，实现资源的隔离和优化。例如，将CPU密集型的应用程序调度到专门的高性能节点，将内存密集型的应用程序调度到具备大内存容量的节点。

Node affinity的配置基于节点标签和Pod规范中的affinity字段。在Pod规范中，您可以使用.spec.affinity.nodeAffinity来指定节点亲和性的规则。Node affinity有两种类型：

1. requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：Pod必须满足规则才能被调度到节点上。如果没有满足规则的节点可用，Pod将无法被调度。这类似于使用nodeSelector，但具有更灵活和表达性更强的语法。

2. preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：调度器会尝试寻找满足规则的节点，并将Pod调度到最匹配的节点上。如果没有满足规则的节点可用，调度器仍然会选择一个节点进行调度。

需要注意的是，在这两种类型中，IgnoredDuringExecution表示一旦Pod被Kubernetes调度到节点上后，即使节点的标签发生变化，Pod也会继续在该节点上运行。

Node affinity的规则可以根据节点标签的匹配性和非匹配性来定义。例如，您可以使用类似于"matchExpressions"和"matchFields"的字段来指定节点标签的匹配规则，以决定Pod是否应该被调度到节点上。

使用Node affinity时，需要考虑以下几点：

1. 标签定义：确保节点上的标签与您定义的节点亲和性规则相匹配。您可以为节点添加适当的标签，以便将其与Pod的节点亲和性规则相匹配。

2. 节点选择器：除了使用Node affinity外，您还可以使用nodeSelector来直接指定Pod应该调度到哪些节点上。在一些情况下，

使用nodeSelector可能更简单和直观。

3. 节点标签更新：如果您在节点上更新了标签，可能会导致已经运行的Pod被重新调度。因此，需要谨慎更新节点标签，以避免Pod的中断或重新调度。

总之，Node affinity是Kubernetes集群中用于控制Pod调度的重要机制之一。它通过使用节点标签和Pod规范中的affinity字段，允许您指定Pod应该调度到哪些节点上。这为您提供了更大的灵活性，以满足不同的调度需求，如硬件要求、数据局部性和资源隔离。