在K8S中，Pod常见调度方式有哪些?

好的，这是一个非常核心的Kubernetes话题。Kubernetes提供了非常丰富和灵活的调度方式，从最简单到最复杂，可以满足各种部署需求。

Pod的调度方式主要可以分为以下几大类：

1. 自动调度：最基本的调度

这是最常见的方式。您只需定义一个Pod（通常通过Deployment、StatefulSet等控制器来管理），不指定任何节点相关的约束。那么调度器（kube-scheduler）会自动为您选择一个最合适的Node来运行Pod。

调度器基于其调度算法和策略进行决策，主要考虑两大因素：

资源需求与限制（Resources Requests/Limits）：确保Node有足够的CPU和内存资源来运行Pod。
硬件/软件约束（Hardware/Software Constraints）：Pod是否要求特定的操作系统、架构（如amd64/arm64）等。

这是默认且最常用的方式，体现了Kubernetes的声明式API和自动化运维的优势。

2. 定向调度：将Pod分配到特定节点

这种方式允许您显式地告诉Kubernetes将Pod调度到某一个或某一类Node上。

a) nodeName

最直接的方式，直接在Pod Spec中指定节点的名称。这会绕过调度器，直接强制将Pod部署到指定节点。

缺点：如果该节点不存在或不资源不足，Pod会运行失败。
适用场景：调试或非常特殊的静态环境，一般不推荐生产使用。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
  nodeName: k8s-node-01 # 直接指定节点主机名

b) nodeSelector

通过为Node打上标签（Label），并为Pod指定对应的标签选择器（Selector），来实现简单的定向调度。

步骤：
1. 给Node打标签：kubectl label nodes <node-name> disktype=ssd
2. 在Pod Spec中定义 nodeSelector。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-ssd
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
  nodeSelector:
    disktype: ssd # 只会调度到带有 disktype=ssd 标签的节点上

3. 亲和性与反亲和性 (Affinity/Anti-affinity)：更高级的定向调度

这是nodeSelector的升级版，提供了更强大、更灵活的表达能力。它通过 affinity 字段来定义。

a) 节点亲和性 (Node Affinity)

类似于 nodeSelector，但语法更强大，支持软偏好（soft/preferred） 和硬要求（hard/required） 规则，以及更丰富的操作符（In, NotIn, Exists, Gt, Lt等）。

requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution（硬策略）：必须满足的条件，不满足则不调度。
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution（软策略）：偏好满足的条件，不满足也会调度。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: with-node-affinity
spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: topology.kubernetes.io/zone
            operator: In
            values:
            - ap-southeast-1a
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        preference:
          matchExpressions:
          - key: another-node-label
            operator: In
            values:
            - another-node-label-value
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx

b) Pod间亲和性与反亲和性 (Inter-Pod Affinity/Anti-affinity)

这是最强大的调度策略之一，它根据已经在节点上运行的Pod的标签来调度新Pod，而不是根据Node的标签。

Pod亲和性 (Pod Affinity)：将Pod调度到已经有某类Pod运行的节点上（例如，将Web服务部署到已经有Redis缓存的节点上，减少网络延迟）。
Pod反亲和性 (Pod Anti-affinity)：让Pod远离某类Pod，避免部署到同一个节点、机架或可用区（例如，保证同一应用的两个实例不在同一个节点或可用区，实现高可用）。

# 使用反亲和性实现高可用：确保同一个应用的Pod不被调度到同一个节点
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web-server
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: web-store
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web-store
    spec:
      affinity:
        podAntiAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - labelSelector:
              matchExpressions:
              - key: app
                operator: In
                values:
                - web-store
            topologyKey: kubernetes.io/hostname # 拓扑域为“主机名”，即不能在同一台机器
      containers:
      - name: web-app
        image: nginx:latest

4. 污点和容忍度 (Taints and Tolerations)：让节点排斥Pod

这与亲和性的作用相反。亲和性是“Pod吸引Pod”，而污点和容忍度是“Node排斥Pod”。

污点 (Taint)：应用于Node上，表示该节点拒绝不能“容忍”这个污点的Pod。
容忍度 (Toleration)：应用于Pod上，允许（但非强制）Pod调度到带有对应污点的Node上。

常见应用场景：

专用节点：将某些节点专用于特定团队或特定类型的任务（如GPU机器学习）。
边缘节点/有问题的节点：给即将维护或资源耗尽的节点打上污点 (NoSchedule)，阻止新Pod调度上来。
Master节点：Kubernetes默认给Master节点打上了 node-role.kubernetes.io/control-plane:NoSchedule 污点，以防止普通业务Pod调度到Master上。

给Node打污点：

kubectl taint nodes node01 key=value:NoSchedule

在Pod上配置容忍度：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
  tolerations:
  - key: "key"
    operator: "Equal"
    value: "value"
    effect: "NoSchedule"

5. 其他调度方式

DaemonSet：在每个节点上运行一个Pod副本

这是一种特殊的控制器，它确保所有（或匹配的）节点上都运行一个且只有一个指定的Pod副本。常用于运行系统级别的守护进程，如：

日志收集器（Fluentd, Filebeat）
节点监控代理（Prometheus Node Exporter）
网络插件（Calico, Cilium）

静态Pod (Static Pod)

由特定节点上的 kubelet 守护进程直接管理，不需要通过API服务器进行调度。Pod定义文件放在节点的特定目录（如 /etc/kubernetes/manifests）下。kubelet 会定期扫描该目录并创建/删除Pod。

主要用途：用于部署Kubernetes自身的核心组件，如 kube-apiserver, kube-scheduler, kube-controller-manager 等（常用在kubeadm搭建的集群中）。

总结

调度方式	核心思想	适用场景
自动调度	由调度器全权决定	最通用的场景，无特殊需求的应用
nodeSelector	简单标签匹配	需要调度到具有特定硬件（如SSD、GPU）的节点
节点亲和性	更丰富的节点标签匹配规则（软/硬策略）	复杂的节点选择需求，如优先选择某个可用区
Pod间亲和/反亲和	根据已有Pod来调度新Pod	高可用（分散部署）、低延迟（集中部署）
污点和容忍度	让节点排斥Pod	专用节点、隔离故障节点、保护Master节点
DaemonSet	每个节点运行一个Pod	系统级守护进程（日志、监控、网络）
静态Pod	由kubelet直接管理	部署Kubernetes自身系统组件

在实际生产环境中，通常会组合使用多种策略。例如，先使用污点隔离出专用GPU节点，然后使用节点亲和性或nodeSelector将机器学习任务Pod调度到这些节点上，同时使用Pod反亲和性确保这些任务自身不会堆积在同一个节点上。

posted @ 2025-08-23 09:01 天道酬勤zjh 阅读(10) 评论(0) 收藏举报

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