K8s?Affinity親和力詳解(調(diào)度策略)
更新時間：2025年08月14日 09:50:32 作者：大新屋
文章介紹了Kubernetes中親和力和反親和力的調(diào)度策略,包括節(jié)點和Pod的硬性、軟性規(guī)則,用于實現(xiàn)Pod與節(jié)點的標簽匹配、區(qū)域均衡負載及避免單節(jié)點過載等場景,強調(diào)標簽匹配和副本數(shù)限制對調(diào)度結果的影響
K8s Affinity親和力
提示：Kubernetes 官網(wǎng)Affinity說明文檔 https://kubernetes.io/docs/tasks/configure-pod-container/assign-pods-nodes-using-node-affinity/
kubernetes Affinity親和力是一種調(diào)度策略，用于確保Pod被調(diào)度到具有特定標簽（label）或字段的節(jié)點上。
親和力和反親和力：
- 親和力和反親和力可以用來控制 Pod 如何調(diào)度到節(jié)點上。
- 親和力表示 Pod 要求與特定的節(jié)點調(diào)度在一起，反親和力表示 Pod 不希望與特定的節(jié)點調(diào)度在一起。
Affinity親和力分為兩類：
- 節(jié)點親和力：NodeAffinity （包括節(jié)點親和力和節(jié)點反親和力）
- Pod親和力：PodAffinity/PodAntiAffinity（PodAffinity Pod親和力和PodAntiAffinity Pod反親和力）
親和力和反親和力有兩種性：
- requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution（硬親和性）：這種類型親和力是硬性，表示Pod必須被調(diào)度到滿足指定條件的節(jié)點上。如果不滿足條件，Pod將不會被調(diào)度。
- preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution（軟親和性）：這種類型親和力是軟性，表示Pod更傾向于被調(diào)度到滿足指定條件的節(jié)點上，但如果無法滿足，Pod仍會被調(diào)度到其他節(jié)點。
一、Affinity參數(shù)說明
提示：節(jié)點反親和力通過operator參數(shù)設置成Notln值實現(xiàn)
1、節(jié)點nodeAffinity（硬性）親和力
spec:
affinity: # 定義Affinity親和力配置
nodeAffinity: # 定義節(jié)點Affinity親和力配置
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 定義硬性Affinity親和力配置
nodeSelectorTerms: # 定義節(jié)點選擇器配置
- matchExpressions: # 定義匹配節(jié)點標簽鍵值對key=value
- key: disktype # 設置節(jié)點標簽鍵名key
operator: In # 節(jié)點標簽匹配方式，In等于
values: # 設置節(jié)點標簽值value
- ssd
2、節(jié)點nodeAffinity（軟性）親和力
spec:
affinity: # 定義Affinity親和力配置
nodeAffinity: # 定義節(jié)點Affinity親和力配置
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 定義軟性Affinity親和力配置
- weight: 10 # 軟親和力的權重，權重越高優(yōu)先級越大，范圍1-100
preference: # 軟親和力配置項
matchExpressions: # 定義匹配節(jié)點標簽鍵值對key=value
- key: disktype # 設置節(jié)點標簽鍵名key
operator: In # 節(jié)點標簽匹配方式，In等于
values: # 設置節(jié)點標簽值value
- ssd
3、Pod podAffinity（硬性）親和力
spec:
affinity: # 定義Affinity親和力配置
podAffinity: # 定義Pod Affinity親和力配置
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 定義Affinity硬性親和力配置
- labelSelector: # 定義Pod選擇器配置
matchExpressions: # 定義匹配Pod標簽鍵值對key=value
- key: disktype i # 設置Pod標簽鍵名key
operator: In # Pod標簽規(guī)則匹配條件，In等于
values: # 設置Pod標簽值value
- ssd
topologkey: kubernetes.io/hostname # 定義親和力的范圍，匹配的拓撲域的key，也就是節(jié)點上label和key，key和value相同的為同一個域。topologyke拓撲域，主要針對宿主機，相當于對宿主機進行區(qū)域的劃分。用label進行判斷，不同的key和不同的value是屬于不同的拓撲域。kubernetes.io/hostname是K8s默認節(jié)點標簽
4、Pod podAffinity（軟性）親和力
spec:
affinity: # 定義Affinity親和力配置
podAffinity: # 定義Pod Affinity親和力配置
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 定義Affinity硬性親和力配置
- labelSelector: # 定義Pod選擇器配置
matchExpressions: # 定義匹配Pod標簽鍵值對key=value
- key: disktype # 設置Pod標簽鍵名key
operator: In # Pod標簽規(guī)則匹配條件，In等于
values: # 設置Pod標簽值value
- ssd
topologkey: kubernetes.io/hostname # 定義親和力的范圍，匹配的拓撲域的key，也就是節(jié)點上label和key，key和value相同的為同一個域。topologyke拓撲域，主要針對宿主機，相當于對宿主機進行區(qū)域的劃分。用label進行判斷，不同的key和不同的value是屬于不同的拓撲域。kubernetes.io/hostname是K8s默認節(jié)點標簽
5、Pod podAffinity（硬性）反親和力
spec:
affinity: # 定義Affinity親和力配置
podAffinity: # 定義Pod Affinity親和力配置
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 定義Affinity硬性親和力配置
- labelSelector: # 定義Pod選擇器配置
matchExpressions: # 定義匹配Pod標簽鍵值對key=value
- key: disktype # 設置Pod標簽鍵名key
operator: In # Pod標簽規(guī)則匹配條件，In等于
values: # 設置Pod標簽值value
- ssd
topologkey: kubernetes.io/hostname # 定義親和力的范圍，匹配的拓撲域的key，也就是節(jié)點上label和key，key和value相同的為同一個域。topologyke拓撲域，主要針對宿主機，相當于對宿主機進行區(qū)域的劃分。用label進行判斷，不同的key和不同的value是屬于不同的拓撲域。kubernetes.io/hostname是K8s默認節(jié)點標簽
6、Pod podAntAffinity（軟性）反親和力
spec:
affinity: # 定義Affinity親和力配置
podAntAffinity: # 定義Pod Affinity反親和力配置
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 定義Affinity軟性反親和力配置
- weight: 10 # 反親和力的權重，權重越高反親和力越大，范圍1-100
podAffinityTerm: # Pod反親和力配置項
labelSelector: # 定義Pod選擇器配置
matchExpressions: # 定義匹配Pod標簽鍵值對key=value
- key: security # 設置Pod標簽鍵名key
operator: In # Pod標簽規(guī)則匹配條件，In等于
values: # 設置Pod標簽值value
- S2
topologyKey: failure-domain.beta.kubernetes.io/zone # 定義反親和力的范圍，匹配的拓撲域的key，也就是節(jié)點上label和key，key和value相同的為同一個域。topologyke拓撲域，主要針對宿主機，相當于對宿主機進行區(qū)域的劃分。用label進行判斷，不同的key和不同的value是屬于不同的拓撲域。
7、operator參數(shù)規(guī)則匹配條件
operator # 規(guī)則匹配條件 --- In # 相當于key=value的形式（等于） --- Notln # 相當于key!=value的形式（不等于） --- Exists # 節(jié)點存在label的key為指定的值即可，不能配置values字段 --- DoesNotExist # 節(jié)點不存在label的key為指定的值即可，不能配置values字段 --- Gt # 大于value指定的值 --- Lt # 小于value指定的值
二、示例1：節(jié)點Affinity（硬性）親和力（強制Pod部署到指定節(jié)點）
### 查看K8s集群節(jié)點是否有污點，如果有污點需要清除節(jié)點污點，為了不影響Affinity親和力參數(shù)
kubectl get nodes -o=custom-columns=NAME:.metadata.name,TAINTS:.spec.taints
### 選擇k8s-node01和k8s-node02節(jié)點打標簽
kubectl label node k8s-node01 k8s-node02 disktype=ssd
kubectl get nodes --show-labels -l disktype=ssd
### 創(chuàng)建Deployment
mkdir -p /data/yaml/affinity
cat > /data/yaml/affinity/deploy-nodeaffinity-hard.yaml << 'EOF'
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
labels:
app: deploy-nodeaffinity-hard
name: deploy-nodeaffinity-hard
namespace: default
spec:
replicas: 6
selector:
matchLabels:
app: nginx-pod
template:
metadata:
labels:
app: nginx-pod
spec:
affinity:
nodeAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
nodeSelectorTerms:
- matchExpressions:
- key: disktype
operator: In
values:
- ssd
containers:
- name: nginx
image: registry.cn-shenzhen.aliyuncs.com/dockerghost/nginx:1.26
imagePullPolicy: IfNotPresent
EOF
kubectl create -f /data/yaml/affinity/deploy-nodeaffinity-hard.yaml
kubectl get deploy deploy-nodeaffinity-hard -n default -oyaml
### 查看Pod節(jié)點部署節(jié)點
kubectl get pods -n default -owide
### 刪除Deployment和節(jié)點標簽
kubectl delete -f /data/yaml/affinity/deploy-nodeaffinity-hard.yaml
kubectl label nodes k8s-node01 k8s-node02 disktype-
三、示例2：節(jié)點Affinity（軟性）親和力（盡可能Pod部署到指定節(jié)點）
### 查看K8s集群節(jié)點是否有污點，如果有污點需要清除節(jié)點污點，為了不影響Affinity親和力參數(shù)
kubectl get nodes -o=custom-columns=NAME:.metadata.name,TAINTS:.spec.taints
### 選擇k8s-node02節(jié)點打標簽
kubectl label node k8s-node02 node=erp
kubectl get nodes --show-labels -l node=erp
### 創(chuàng)建Deployment
mkdir -p /data/yaml/affinity
cat > /data/yaml/affinity/deploy-nodeaffinity-soft.yaml << 'EOF'
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
labels:
app: deploy-nodeaffinity-soft
name: deploy-nodeaffinity-soft
namespace: default
spec:
replicas: 10
selector:
matchLabels:
app: nginx-pod
template:
metadata:
labels:
app: nginx-pod
spec:
affinity:
nodeAffinity:
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- weight: 1
preference:
matchExpressions:
- key: node
operator: In
values:
- erp
containers:
- name: nginx
image: registry.cn-shenzhen.aliyuncs.com/dockerghost/nginx:1.26
imagePullPolicy: IfNotPresent
EOF
kubectl create -f /data/yaml/affinity/deploy-nodeaffinity-soft.yaml
kubectl get deploy deploy-nodeaffinity-soft -n default -oyaml
### 查看Pod節(jié)點部署節(jié)點
kubectl get pods -n default -owide
### 刪除Deployment和節(jié)點標簽
kubectl delete -f /data/yaml/affinity/deploy-nodeaffinity-soft.yaml
kubectl label nodes k8s-node02 node-
四、示例3：Pod Affinity（硬性）反親和力（強制Pod部署到指定的不同的節(jié)點）
示例場景描述：假如k8s-node01是深圳機房，k8s-node02是北京機房，k8s-master03是杭州機房，每個不同的機房部署一個nginx容器，實現(xiàn)區(qū)域性均衡負載
提示：當Deployment定義啟動超過3個Pod數(shù)量，但節(jié)點只定義了3個key，當定義了3個key節(jié)點各自都只能運行一個Pod（不會運行兩個以上的Pod），那剩下的Pod會在其它節(jié)點上運行
### 查看K8s集群節(jié)點是否有污點，如果有污點需要清除節(jié)點污點，為了不影響Affinity親和力參數(shù)
kubectl get nodes -o=custom-columns=NAME:.metadata.name,TAINTS:.spec.taints
### 節(jié)點創(chuàng)建label中鍵名key要一樣，但value值不要一樣，topologyke拓撲域參數(shù)才能區(qū)分不同的區(qū)域
kubectl get nodes
kubectl label nodes k8s-master01 area=hangzhou
kubectl label nodes k8s-node01 area=shenzhen
kubectl label nodes k8s-node02 area=beijing
kubectl get nodes --show-labels | grep area
### 創(chuàng)建Deployment
mkdir -p /data/yaml/affinity
cat > /data/yaml/affinity/deploy-podantaffinity-area.yaml << 'EOF'
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
labels:
app: deploy-podantaffinity-area
name: deploy-podantaffinity-area
namespace: default
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
run: deploy-pod-area
template:
metadata:
labels:
run: deploy-pod-area
spec:
affinity:
podAntiAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- labelSelector:
matchExpressions:
- key: run
operator: In
values:
- deploy-pod-area
topologyKey: area
containers:
- name: nginx
image: registry.cn-shenzhen.aliyuncs.com/dockerghost/nginx:1.26
imagePullPolicy: IfNotPresent
EOF
kubectl create -f /data/yaml/affinity/deploy-podantaffinity-area.yaml
kubectl get deploy deploy-podantaffinity-area -n default -oyaml
### 查看Pod節(jié)點部署節(jié)點
kubectl get pods -n default -owide
### 刪除Deployment和節(jié)點標簽
kubectl delete -f /data/yaml/affinity/deploy-podantaffinity-area.yaml
kubectl label nodes k8s-node01 k8s-node02 k8s-master01 area-
五、示例4：Pod Affinity（硬性）反親和力（強制Pod部署到K8s集群中每一個節(jié)點）
提示：Deployment設置的Pod副本數(shù)不能超過K8s節(jié)點數(shù)，超過的Pod副本數(shù)啟動Pod會失敗，kubernetes.io/hostname是K8s內(nèi)置的默認標簽
### 查看K8s集群節(jié)點是否有污點，如果有污點需要清除節(jié)點污點，為了不影響Affinity親和力參數(shù)
kubectl get nodes -o=custom-columns=NAME:.metadata.name,TAINTS:.spec.taints
### 創(chuàng)建Deployment
mkdir -p /data/yaml/affinity
cat > /data/yaml/affinity/deploy-podantaffinity-hostname.yaml << 'EOF'
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
labels:
app: deploy-podantaffinity-hostname
name: deploy-podantaffinity-hostname
namespace: default
spec:
replicas: 5
selector:
matchLabels:
run: deploy-pod-hostname
template:
metadata:
labels:
run: deploy-pod-hostname
spec:
affinity:
podAntiAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- labelSelector:
matchExpressions:
- key: run
operator: In
values:
- deploy-pod-hostname
topologyKey: kubernetes.io/hostname
containers:
- name: nginx
image: registry.cn-shenzhen.aliyuncs.com/dockerghost/nginx:1.26
imagePullPolicy: IfNotPresent
EOF
kubectl create -f /data/yaml/affinity/deploy-podantaffinity-hostname.yaml
kubectl get deploy deploy-podantaffinity-hostname -n default -oyaml
### 查看Pod節(jié)點部署節(jié)點
kubectl get pods -n default -owide
### 刪除Deployment
kubectl delete -f /data/yaml/affinity/deploy-podantaffinity-hostname.yaml
六、示例5：節(jié)點Affinity（軟性）親和力（重要Pod盡可能部署在高性能節(jié)點）
測試場景描述： nginx容器不部署到master節(jié)點，nginx容器第一選擇部署到高存儲性能k8s-node01，如果k8s-node01節(jié)點出現(xiàn)故障，第二選擇部署到k8s-node02節(jié)點
### 查看K8s集群節(jié)點是否有污點，如果有污點需要清除節(jié)點污點，為了不影響Affinity親和力參數(shù)
kubectl get nodes -o=custom-columns=NAME:.metadata.name,TAINTS:.spec.taints
### 節(jié)點創(chuàng)建label
kubectl get nodes
kubectl label nodes k8s-master01 k8s-master02 k8s-master03 master=manager
kubectl label nodes k8s-node01 ssd=fastest
kubectl label nodes k8s-node02 sata=faster
kubectl get nodes --show-labels | grep master=manager
kubectl get nodes --show-labels | grep ssd
kubectl get nodes --show-labels | grep sata
### 創(chuàng)建Deployment
mkdir -p /data/yaml/affinity
cat > /data/yaml/affinity/nginx-deploy-select.yaml << 'EOF'
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
labels:
app: nginx-deploy-select
name: nginx-deploy-select
namespace: default
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: nginx-pod
template:
metadata:
labels:
app: nginx-pod
spec:
affinity:
nodeAffinity:
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- weight: 100
preference:
matchExpressions:
- key: ssd
operator: In
values:
- "fastest"
- key: master
operator: NotIn
values:
- "manager"
- weight: 50
preference:
matchExpressions:
- key: sata
operator: In
values:
- "faster"
containers:
- name: nginx
image: registry.cn-shenzhen.aliyuncs.com/dockerghost/nginx:1.26
imagePullPolicy: IfNotPresent
EOF
kubectl create -f /data/yaml/affinity/nginx-deploy-select.yaml
kubectl get deploy nginx-deploy-select -n default -oyaml
### 查看Pod節(jié)點部署節(jié)點
kubectl get pods -n default -owide
### 刪除Deployment
kubectl delete -f /data/yaml/affinity/deploy-podantaffinity-hostname.yaml
### 刪除Deployment和節(jié)點標簽
kubectl delete -f /data/yaml/affinity/nginx-deploy-select.yaml
kubectl label nodes k8s-node01 k8s-master01 k8s-master02 k8s-master03 master-
kubectl label nodes k8s-node01 ssd-
kubectl label nodes k8s-node02 sata-
總結
以上為個人經(jīng)驗，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。
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