Kubernetes:如何实现跨集群节点均匀调度分布Pod(Pod拓扑分布约束)
写在前面
- 分享一些 k8s 跨集群节点均匀调度分布Pod 的笔记
- 博文内容涉及：
- pod 调度 && 拓扑分布约束 简单介绍
- 跨节点均匀分布 pod Demo && 相关配置字段说明
- 多个拓扑分布约束 Demo
- 有冲突拓扑分布约束 Demo
- 理解不足小伙伴帮忙指正
纵我不往，子宁不来？ ——《郑风·子衿》
Pod 调度的简单介绍
在 k8s 中 通过 kube-scheduler 组件来实现 pod 的调度，所谓调度，即把需要创建的 pod 放到 合适的 node 上，大概流程为，通过对应的 调度算法 和 调度策略，为待调度的 pod 列表中的 pod 选择一个最合适的 Node，然后目标节点上的 kubelet 通过 watch 接口监听到 kube-schedule 产生的 Pod 绑定事件，通过 APIService 获取对应的 Pod 清单，下载 image 并且启动容器。
这里具体的 调度算法 大体上分两步，筛选出候选节点，确定最优节点，确定最优节点涉及节点打分等。
常见的 Pod 的 调度策略 有 选择器、指定节点、主机亲和性方式，同时需要考虑节点的 coedon与drain标记，今天和小伙伴分享的是 调度策略的一种， 即通过 Pod拓扑分布约束 ，用来实现 跨集群节点均匀调度分布Pod
为什么需要跨集群节点 均匀调度分布 Pod ？ 我们知道在 k8s 中 ，如果只是希望每个节点均匀调度分布一个 pod，那么可以利用 DaemonSet 来实现。如果多个，就需要 pod 的拓扑分布约束均匀调度 Pod ，实现在集群中均匀分布 Pod，可以尽可能的利用 节点的超售，Pod 的超用，以实现高可用性和高效的集群资源利用。
k8s 中通过 Pod 拓扑分布约束(PodTopologySpread)来实现均匀调度 pod。这一特性从 v1.19 以后达到稳定状态。在 v1.25，v1.1.26 的版本中添加的部分属性。
需要说明的是，这里的 均匀调度 pod 不是说 只有对当前需要调度的 pod 在 工作节点发生均匀调度，不考虑当前节点上之前存在的 pod , 而是基于 工作节点的 均匀调度。即所谓均匀调度分布是基于工作节点的。虽然 pod 的拓扑分布约束是定义在 pod 上的。
当前集群版本为 v1.22,所以只有部分字段
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible]
└─$kubectl get nodes
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
vms155.liruilongs.github.io Ready <none> 54d v1.22.2
vms156.liruilongs.github.io Ready <none> 54d v1.22.2
vms81.liruilongs.github.io Ready control-plane,master 378d v1.22.2
vms82.liruilongs.github.io Ready <none> 378d v1.22.2
vms83.liruilongs.github.io Ready <none> 378d v1.22.2
通过帮助手册可以简单了解下
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible]
└─$kubectl explain pod.spec.topologySpreadConstraints
KIND: Pod
VERSION: v1
RESOURCE: topologySpreadConstraints <[]Object>
DESCRIPTION:
TopologySpreadConstraints describes how a group of pods ought to spread
across topology domains. Scheduler will schedule pods in a way which abides
by the constraints. All topologySpreadConstraints are ANDed.
TopologySpreadConstraint specifies how to spread matching pods among the
given topology.
。。。。。
如何实现跨节点均匀分布 Pod
在 定义 Pod 的 yaml 资源文件中，可以定义一个或多个 topologySpreadConstraints 条目以指导 kube-scheduler 如何将每个新来的 Pod 与跨集群的现有 Pod 相关联。从而实现 Pod 的 均匀调度，这些字段包括(1.22 版本)
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: example-pod
spec:
# 配置一个拓扑分布约束
topologySpreadConstraints:
- maxSkew: <integer>
topologyKey: <string>
whenUnsatisfiable: <string>
labelSelector: <object>
### 其他 Pod 字段置于此处
在最新的版本中提供了其他的一些字段
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: example-pod
spec:
# 配置一个拓扑分布约束
topologySpreadConstraints:
- maxSkew: <integer>
minDomains: <integer> # 可选；自从 v1.25 开始成为 Beta
topologyKey: <string>
whenUnsatisfiable: <string>
labelSelector: <object>
matchLabelKeys: <list> # 可选；自从 v1.25 开始成为 Alpha
nodeAffinityPolicy: [Honor|Ignore] # 可选；自从 v1.26 开始成为 Beta
nodeTaintsPolicy: [Honor|Ignore] # 可选；自从 v1.26 开始成为 Beta
### 其他 Pod 字段置于此处
具体通过这些字段如何配置，先来看一个 Demo
pod 拓扑约束依赖于 节点标签 来识别每个工作节点的所在的 拓扑域。这里为了以均匀的方式在所有集群工作节点上均匀的分布 Pod，我们使用 k8s 集群默认自带的 节点主机名节点标签作为拓扑域，可以保证每个节点都在自己唯一的拓扑域中。
拓扑约束会基于指定的标签来做为拓扑域，这里通过 kubernetes.io/hostname 的 values 作为 拓扑域。
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible]
└─$kubectl get node --label-columns kubernetes.io/hostname
NAME STATUS ROLES AGE VERSION HOSTNAME
vms155.liruilongs.github.io Ready <none> 54d v1.22.2 vms155.liruilongs.github.io
vms156.liruilongs.github.io Ready <none> 54d v1.22.2 vms156.liruilongs.github.io
vms81.liruilongs.github.io Ready control-plane,master 378d v1.22.2 vms81.liruilongs.github.io
vms82.liruilongs.github.io Ready <none> 378d v1.22.2 vms82.liruilongs.github.io
vms83.liruilongs.github.io Ready <none> 378d v1.22.2 vms83.liruilongs.github.io
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible]
└─$
spec.topologySpreadConstaints 定义为
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: example-pod
spec:
# 配置一个拓扑分布约束
topologySpreadConstraints:
- maxSkew: 1 # 以绝对均匀的方式分配 POD
topologyKey: kubernetes.io/hostname #使用主机名这个标签作为拓扑域
whenUnsatisfiable: ScheduleAnyway #始终调度 pod，即使它不能满足 pod 的均匀分布
labelSelector: <object> #作用于匹配这个选择器的 Pod
### 其他 Pod 字段置于此处
涉及多 pod 调度，所以我们需要创建一个 deploy ，同时创建一个 命名空间。具体的资源文件
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$cat liruilong-topo-namespace.yaml
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
name: liruilong-topo-namespace
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$cat deploy.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: liruilong
spec:
replicas: 10
template:
spec:
topologySpreadConstraints:
- maxSkew: 1
topologyKey: kubernetes.io/hostname
whenUnsatisfiable: ScheduleAnyway
labelSelector:
matchLabels:
app: liruilong
containers:
- name: pause
image: registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.5
为了方便 Demo ,我们使用 kustomize 来整合 yaml 文件。并且配置一个通用的标签。
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$cat kustomization.yaml
namespace: liruilong-topo-namespace
commonLabels:
app: liruilong
resources:
- liruilong-topo-namespace.yaml
- deploy.yaml
生成的 yaml 文件为：
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl kustomize ./
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
labels:
app: liruilong
name: liruilong-topo-namespace
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
labels:
app: liruilong
name: liruilong
namespace: liruilong-topo-namespace
spec:
replicas: 10
selector:
matchLabels:
app: liruilong
template:
metadata:
labels:
app: liruilong
spec:
containers:
- image: registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.5
name: pause
topologySpreadConstraints:
- labelSelector:
matchLabels:
app: liruilong
maxSkew: 1
topologyKey: kubernetes.io/hostname
whenUnsatisfiable: ScheduleAnyway
应用生成的 yaml 文件，为了方便，顺便切一下命名空间
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl apply -k ./
namespace/liruilong-topo-namespace created
deployment.apps/liruilong created
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl config set-context $(kubectl config current-context) --namespace=liruilong-topo-namespace
Context "kubernetes-admin@kubernetes" modified.
查看 pod 分布，master 节点设置了污点，所以不调度，剩下的 4 个 工作节点，上面的副本数为 10，所以均匀分布为 [ 2 2 3 3 ] ，这里实际上是利用了 whenUnsatisfiable: ScheduleAnyway 的配置,即不管如何都会发生调度，因为 master 上没有调度，所有是 0，但是其他节点为 2,3 即 不符合 maxSkew 设置的 1,简单理解 maxSkew 即 pod 在节点分布的差值不能超过的值。
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
liruilong-547cf79f6f-2mw8f 1/1 Running 0 8m2s 10.244.171.150 vms82.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-547cf79f6f-4b687 1/1 Running 0 8m2s 10.244.217.21 vms155.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-547cf79f6f-68nmv 1/1 Running 0 8m2s 10.244.70.60 vms83.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-547cf79f6f-8n8zc 1/1 Running 0 8m2s 10.244.171.191 vms82.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-547cf79f6f-cgk9k 1/1 Running 0 8m2s 10.244.70.27 vms83.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-547cf79f6f-gpx4l 1/1 Running 0 8m2s 10.244.217.22 vms155.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-547cf79f6f-j4rk7 1/1 Running 0 8m2s 10.244.194.77 vms156.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-547cf79f6f-t4fhr 1/1 Running 0 8m2s 10.244.194.76 vms156.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-547cf79f6f-wndvb 1/1 Running 0 8m2s 10.244.194.78 vms156.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-547cf79f6f-zjnp9 1/1 Running 0 8m2s 10.244.217.20 vms155.liruilongs.github.io <none> <none>
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$
需要注意的是，缩减 Deployment 并不能保证均匀分布，并可能导致 Pod 分布不平衡。但是可以使用 Descheduler,或者销毁重建的方式重新平衡 Pod 分布。看下 Demo
这是添加一个补丁文件，修改副本数为 4
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$cat increase_replicas.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: liruilong
spec:
replicas: 4
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$cat kustomization.yaml
namespace: liruilong-topo-namespace
commonLabels:
app: liruilong
resources:
- liruilong-topo-namespace.yaml
- deploy.yaml
patchesStrategicMerge:
- increase_replicas.yaml
重新应用，会发现 pod 的调度完全变成了非均匀，即缩减 副本数并不会发生重新的 Pod 均匀分布。
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl apply -k ./
namespace/liruilong-topo-namespace unchanged
deployment.apps/liruilong configured
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
liruilong-547cf79f6f-2mw8f 1/1 Running 0 32m 10.244.171.150 vms82.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-547cf79f6f-68nmv 1/1 Running 0 32m 10.244.70.60 vms83.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-547cf79f6f-8n8zc 1/1 Running 0 32m 10.244.171.191 vms82.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-547cf79f6f-cgk9k 1/1 Running 0 32m 10.244.70.27 vms83.liruilongs.github.io <none> <none>
这要如果希望均匀分布，要不使用工具，要不只能重新部署，下面为重新部署
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl delete -k ./
namespace "liruilong-topo-namespace" deleted
deployment.apps "liruilong" deleted
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl apply -k ./
namespace/liruilong-topo-namespace created
deployment.apps/liruilong created
重新部署可以发现 pod 均匀分布，四个工作节点各部署一个 [1 1 1 1] 。
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
liruilong-547cf79f6f-25c4b 1/1 Running 0 4s 10.244.171.180 vms82.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-547cf79f6f-2qhmh 1/1 Running 0 4s 10.244.217.25 vms155.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-547cf79f6f-8qmbc 1/1 Running 0 4s 10.244.194.81 vms156.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-547cf79f6f-gbw9f 1/1 Running 0 4s 10.244.70.23 vms83.liruilongs.github.io <none> <none>
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$
修改节副本数为 8 ，可以看到当前 pod 分布为 [ 2 2 2 2 ]
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$vim increase_replicas.yaml
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl apply -k ./
namespace/liruilong-topo-namespace unchanged
deployment.apps/liruilong configured
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
liruilong-547cf79f6f-25c4b 1/1 Running 0 85s 10.244.171.180 vms82.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-547cf79f6f-2qhmh 1/1 Running 0 85s 10.244.217.25 vms155.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-547cf79f6f-8qmbc 1/1 Running 0 85s 10.244.194.81 vms156.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-547cf79f6f-b9swn 1/1 Running 0 6s 10.244.171.187 vms82.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-547cf79f6f-dqxw5 1/1 Running 0 6s 10.244.70.15 vms83.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-547cf79f6f-gbw9f 1/1 Running 0 85s 10.244.70.23 vms83.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-547cf79f6f-js8ft 1/1 Running 0 6s 10.244.217.26 vms155.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-547cf79f6f-vnxhd 1/1 Running 0 6s 10.244.194.82 vms156.liruilongs.github.io <none> <none>
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$
具体的字段解释
topologySpreadConstraints:
- maxSkew: 1
topologyKey: kubernetes.io/hostname
whenUnsatisfiable: ScheduleAnyway
labelSelector:
matchLabels:
app: liruilong
maxSkew :描述这些 Pod 可能被均匀分布的程度。你必须指定此字段且该数值必须大于零。 其语义将随着 whenUnsatisfiable 的值发生变化：简单来讲，就是如果为均匀分布，那么两个节点之前的 pod 差值最大可以为多大。
- 如果你选择
whenUnsatisfiable: DoNotSchedule，则 maxSkew 定义目标拓扑中匹配 Pod 的数量与 全局最小值之间的最大允许差值。例如，如果你有 3 个可用区，分别有 2、2 和 1 个匹配的 Pod，则 MaxSkew 设为 1， 且全局最小值为 1。 - 如果你选择
whenUnsatisfiable: ScheduleAnyway，则该调度器会更为偏向能够降低偏差值的拓扑域。
topologyKey ：是节点标签的键。如果节点使用此键标记并且具有相同的标签值， 则将这些节点视为处于同一拓扑域中。我们将拓扑域中（即键值对）的每个实例称为一个域。 调度器将尝试在每个拓扑域中放置数量均衡的 Pod。 另外，我们将符合条件的域定义为其节点满足 nodeAffinityPolicy 和 nodeTaintsPolicy 要求的域。当 topologyKey 的值为 none 的时候。
whenUnsatisfiable: 指示如果 Pod 不满足分布约束时如何处理：
- DoNotSchedule（默认）告诉调度器不要调度。
- ScheduleAnyway 告诉调度器仍然继续调度，只是根据如何能将偏差最小化来对节点进行排序。
labelSelector: 用于查找匹配的 Pod。匹配此标签的 Pod 将被统计，以确定相应拓扑域中 Pod 的数量
当 Pod 定义了不止一个 topologySpreadConstraint，这些约束之间是逻辑与的关系。 kube-scheduler 会为新的 Pod 寻找一个能够满足所有约束的节点。
多个拓扑分布约束
在这之前需要做一些准备工作,在每个工作节点上在打一个标签 disktype=node-group1。作为新的拓扑域
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl label node vms82.liruilongs.github.io disktype=node-group1 --overwrite
node/vms82.liruilongs.github.io labeled
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl label node vms83.liruilongs.github.io disktype=node-group1 --overwrite
node/vms83.liruilongs.github.io labeled
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl label node vms155.liruilongs.github.io disktype=node-group2 --overwrite
node/vms155.liruilongs.github.io labeled
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl label node vms156.liruilongs.github.io disktype=node-group2 --overwrite
node/vms156.liruilongs.github.io labeled
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl get node --label-columns disktype
NAME STATUS ROLES AGE VERSION DISKTYPE
vms155.liruilongs.github.io Ready <none> 55d v1.22.2 node-group2
vms156.liruilongs.github.io Ready <none> 55d v1.22.2 node-group2
vms81.liruilongs.github.io Ready control-plane,master 379d v1.22.2
vms82.liruilongs.github.io Ready <none> 379d v1.22.2 node-group1
vms83.liruilongs.github.io Ready <none> 379d v1.22.2 node-group1
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$
当前集群的 pod 在 4 个工作节点的分布， [0 1 1 1]
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
liruilong-744498fcbd-4z7l4 1/1 Running 0 7h32m 10.244.70.34 vms83.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-744498fcbd-jpngw 1/1 Running 0 7h32m 10.244.217.27 vms155.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-744498fcbd-vt9gb 1/1 Running 0 7h32m 10.244.194.86 vms156.liruilongs.github.io <none> <none>
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$
这里添加一个新的 Pod ，添加了两个拓扑分布约束，要求这个 pod 即在 topologyKey: kubernetes.io/hostname 的拓扑域，同时在 topologyKey: disktype 的拓扑域
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$cat two-constrains.yaml
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
name: mypod
labels:
app: liruilong
spec:
topologySpreadConstraints:
- maxSkew: 1
topologyKey: kubernetes.io/hostname
whenUnsatisfiable: DoNotSchedule
labelSelector:
matchLabels:
app: liruilong
- maxSkew: 1
topologyKey: disktype
whenUnsatisfiable: DoNotSchedule
labelSelector:
matchLabels:
app: liruilong
containers:
- name: pause
image: registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.5
应用上面的 yaml 文件， pod 调度到了 82 节点，当前的 pod 分布为 [1 1 1 1]
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
liruilong-744498fcbd-4z7l4 1/1 Running 0 8h 10.244.70.34 vms83.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-744498fcbd-jpngw 1/1 Running 0 8h 10.244.217.27 vms155.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-744498fcbd-vt9gb 1/1 Running 0 8h 10.244.194.86 vms156.liruilongs.github.io <none> <none>
mypod 1/1 Running 0 39m 10.244.171.178 vms82.liruilongs.github.io <none> <none>
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$
现在把 82 节点的 拓扑域标签去掉，即 80 节点不属于 disktype 约束的拓扑域。
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl label node vms82.liruilongs.github.io disktype-
node/vms82.liruilongs.github.io unlabeled
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl get node --label-columns disktype
NAME STATUS ROLES AGE VERSION DISKTYPE
vms155.liruilongs.github.io Ready <none> 55d v1.22.2 node-group2
vms156.liruilongs.github.io Ready <none> 55d v1.22.2 node-group2
vms81.liruilongs.github.io Ready control-plane,master 379d v1.22.2
vms82.liruilongs.github.io Ready <none> 379d v1.22.2
vms83.liruilongs.github.io Ready <none> 379d v1.22.2 node-group1
删除上面的 pod 重新应用 yaml 文件，这时候 82 节点已不满足多拓扑分布的约束。可以看到 pod 调度到了 83 节点.
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl delete -f two-constrains.yaml
pod "mypod" deleted
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl apply -f two-constrains.yaml
pod/mypod created
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
liruilong-744498fcbd-4z7l4 1/1 Running 0 8h 10.244.70.34 vms83.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-744498fcbd-jpngw 1/1 Running 0 8h 10.244.217.27 vms155.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-744498fcbd-vt9gb 1/1 Running 0 8h 10.244.194.86 vms156.liruilongs.github.io <none> <none>
mypod 1/1 Running 0 8s 10.244.70.33 vms83.liruilongs.github.io <none> <none>
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$
有冲突的拓扑分布约束
如果所有节点都不满足 pod 的 拓扑分布约束，当前 pod 就会调度失败。下面为创建了一个新的补丁文件，修改副本数为 5，使用 kubernetes.io/hostname 作为拓扑域
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl kustomize ./
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
labels:
app: liruilong
name: liruilong-topo-namespace
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
labels:
app: liruilong
name: liruilong
namespace: liruilong-topo-namespace
spec:
replicas: 5
selector:
matchLabels:
app: liruilong
template:
metadata:
labels:
app: liruilong
spec:
containers:
- image: registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.5
name: pause
topologySpreadConstraints:
- labelSelector:
matchLabels:
app: liruilong
maxSkew: 1
topologyKey: kubernetes.io/hostname
whenUnsatisfiable: DoNotSchedule
当前 whenUnsatisfiable: DoNotSchedule,即不满足约束时，不发生调度， master 有污点，默认不发生调度，所以当 副本数为 5 的时候，工作节点各调度一个，剩下的一个 pod 调度到哪里都会违反 maxSkew: 1 ，所以发生 pending 。
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl apply -k ./
namespace/liruilong-topo-namespace created
deployment.apps/liruilong created
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
liruilong-744498fcbd-22c56 1/1 Running 0 76s 10.244.194.89 vms156.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-744498fcbd-7vn7r 1/1 Running 0 76s 10.244.70.61 vms83.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-744498fcbd-8d9jq 0/1 Pending 0 76s <none> <none> <none> <none>
liruilong-744498fcbd-8zh7q 1/1 Running 0 76s 10.244.171.157 vms82.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-744498fcbd-rhtg5 1/1 Running 0 76s 10.244.217.28 vms155.liruilongs.github.io <none> <none>
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$
可以通过日志查看详细信息
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl describe pods liruilong-744498fcbd-8d9jq | grep -A 10 -i events
Events:
Type Reason Age From Message
---- ------ ---- ---- -------
Warning FailedScheduling 6m23s default-scheduler 0/5 nodes are available: 1 node(s) had taint {node-role.kubernetes.io/master: }, that the pod didn't tolerate, 4 node(s) didn't match pod topology spread constraints.
Warning FailedScheduling 4m22s (x1 over 5m22s) default-scheduler 0/5 nodes are available: 1 node(s) had taint {node-role.kubernetes.io/master: }, that the pod didn't tolerate, 4 node(s) didn't match pod topology spread constraints.
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$
事件中提示： 1 个节点有污点{node-role.kubernetes.io/master: }，该 pod 不能容忍，4 个节点不符合 pod 拓扑结构的传播限制。
同样的，如果我们把 master 节点 排除出拓扑区域，那么就可以满足 maxSkew: 1，可以看到 同样的资源。调度成功发生。
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl label node vms81.liruilongs.github.io kubernetes.io/hostname-
node/vms81.liruilongs.github.io unlabeled
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl delete -k ./
namespace "liruilong-topo-namespace" deleted
deployment.apps "liruilong" deleted
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl apply -k ./
namespace/liruilong-topo-namespace created
deployment.apps/liruilong created
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
liruilong-744498fcbd-5vbmz 1/1 Running 0 5s 10.244.171.143 vms82.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-744498fcbd-cxlxm 1/1 Running 0 5s 10.244.70.37 vms83.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-744498fcbd-hzgpr 1/1 Running 0 5s 10.244.194.90 vms156.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-744498fcbd-nk858 1/1 Running 0 5s 10.244.194.91 vms156.liruilongs.github.io <none> <none>
liruilong-744498fcbd-x2pv2 1/1 Running 0 5s 10.244.217.29 vms155.liruilongs.github.io <none> <none>
┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]
└─$
拓扑分布约束在实际的使用过程中还要考虑其他的调度策略，比如选择器，节点亲和性等，感兴趣小伙伴可以到官网了解下，关于 pod 通过拓扑分布约束实现的 跨节点的均匀分布 pod 就可以小伙伴们分享到这里，生活加油。 ^_^
博文参考
https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/scheduling-eviction/pod-priority-preemption/
https://medium.com/geekculture/kubernetes-distributing-pods-evenly-across-cluster-c6bdc9b49699