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Kubernetes:如何实现跨集群节点均匀调度分布Pod(Pod拓扑分布约束)

网友: 文档中心 2023-01-23 14:50:47

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 nodesNAME     STATUS   ROLES    AGE    VERSIONvms155.liruilongs.github.io   Ready    <none>   54d    v1.22.2vms156.liruilongs.github.io   Ready    <none>   54d    v1.22.2vms81.liruilongs.github.io    Ready    control-plane,master   378d   v1.22.2vms82.liruilongs.github.io    Ready    <none>   378d   v1.22.2vms83.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.topologySpreadConstraintsKIND:     PodVERSION:  v1RESOURCE: 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: v1kind: Podmetadata:  name: example-podspec:  # 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: v1kind: Podmetadata:  name: example-podspec:  # 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]└─$kubectl get node --label-columns kubernetes.io/hostnameNAME     STATUS   ROLES    AGE    VERSION   HOSTNAMEvms155.liruilongs.github.io   Ready    <none>   54d    v1.22.2   vms155.liruilongs.github.iovms156.liruilongs.github.io   Ready    <none>   54d    v1.22.2   vms156.liruilongs.github.iovms81.liruilongs.github.io    Ready    control-plane,master   378d   v1.22.2   vms81.liruilongs.github.iovms82.liruilongs.github.io    Ready    <none>   378d   v1.22.2   vms82.liruilongs.github.iovms83.liruilongs.github.io    Ready    <none>   378d   v1.22.2   vms83.liruilongs.github.io┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible]└─$

spec.topologySpreadConstaints 定义为

apiVersion: v1kind: Podmetadata:  name: example-podspec:  # 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]└─$cat liruilong-topo-namespace.yamlapiVersion: v1kind: Namespacemetadata:  name: liruilong-topo-namespace┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]└─$cat deploy.yamlapiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata:  name: liruilongspec:  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.yamlnamespace: liruilong-topo-namespacecommonLabels:  app: liruilongresources:- liruilong-topo-namespace.yaml- deploy.yaml

生成的 yaml 文件为：

┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]└─$kubectl kustomize ./apiVersion: v1kind: Namespacemetadata:  labels:    app: liruilong  name: liruilong-topo-namespace---apiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata:  labels:    app: liruilong  name: liruilong  namespace: liruilong-topo-namespacespec:  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]└─$kubectl apply -k ./namespace/liruilong-topo-namespace createddeployment.apps/liruilong created┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]└─$kubectl config set-context $(kubectl config current-context) --namespace=liruilong-topo-namespaceContext "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]└─$kubectl get pods -o wideNAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE    IP NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATESliruilong-547cf79f6f-2mw8f   1/1     Running   0   8m2s   10.244.171.150   vms82.liruilongs.github.io    <none>    <none>liruilong-547cf79f6f-4b687   1/1     Running   0   8m2s   10.244.217.21    vms155.liruilongs.github.io   <none>    <none>liruilong-547cf79f6f-68nmv   1/1     Running   0   8m2s   10.244.70.60     vms83.liruilongs.github.io    <none>    <none>liruilong-547cf79f6f-8n8zc   1/1     Running   0   8m2s   10.244.171.191   vms82.liruilongs.github.io    <none>    <none>liruilong-547cf79f6f-cgk9k   1/1     Running   0   8m2s   10.244.70.27     vms83.liruilongs.github.io    <none>    <none>liruilong-547cf79f6f-gpx4l   1/1     Running   0   8m2s   10.244.217.22    vms155.liruilongs.github.io   <none>    <none>liruilong-547cf79f6f-j4rk7   1/1     Running   0   8m2s   10.244.194.77    vms156.liruilongs.github.io   <none>    <none>liruilong-547cf79f6f-t4fhr   1/1     Running   0   8m2s   10.244.194.76    vms156.liruilongs.github.io   <none>    <none>liruilong-547cf79f6f-wndvb   1/1     Running   0   8m2s   10.244.194.78    vms156.liruilongs.github.io   <none>    <none>liruilong-547cf79f6f-zjnp9   1/1     Running   0   8m2s   10.244.217.20    vms155.liruilongs.github.io   <none>    <none>┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]└─$

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]└─$cat increase_replicas.yamlapiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata:  name: liruilongspec:  replicas: 4┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]└─$cat kustomization.yamlnamespace: liruilong-topo-namespacecommonLabels:  app: liruilongresources:- liruilong-topo-namespace.yaml- deploy.yamlpatchesStrategicMerge:- 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]└─$kubectl apply  -k ./namespace/liruilong-topo-namespace unchangeddeployment.apps/liruilong configured┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]└─$kubectl get pods -o wideNAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP NODE    NOMINATED NODE   READINESS GATESliruilong-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]└─$kubectl delete  -k ./namespace "liruilong-topo-namespace" deleteddeployment.apps "liruilong" deleted┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]└─$kubectl apply  -k ./namespace/liruilong-topo-namespace createddeployment.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]└─$kubectl get pods -o wideNAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATESliruilong-547cf79f6f-25c4b   1/1     Running   0   4s    10.244.171.180   vms82.liruilongs.github.io    <none>    <none>liruilong-547cf79f6f-2qhmh   1/1     Running   0   4s    10.244.217.25    vms155.liruilongs.github.io   <none>    <none>liruilong-547cf79f6f-8qmbc   1/1     Running   0   4s    10.244.194.81    vms156.liruilongs.github.io   <none>    <none>liruilong-547cf79f6f-gbw9f   1/1     Running   0   4s    10.244.70.23     vms83.liruilongs.github.io    <none>    <none>┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]└─$

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 unchangeddeployment.apps/liruilong configured┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]└─$kubectl get pods -o wideNAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATESliruilong-547cf79f6f-25c4b   1/1     Running   0   85s   10.244.171.180   vms82.liruilongs.github.io    <none>    <none>liruilong-547cf79f6f-2qhmh   1/1     Running   0   85s   10.244.217.25    vms155.liruilongs.github.io   <none>    <none>liruilong-547cf79f6f-8qmbc   1/1     Running   0   85s   10.244.194.81    vms156.liruilongs.github.io   <none>    <none>liruilong-547cf79f6f-b9swn   1/1     Running   0   6s    10.244.171.187   vms82.liruilongs.github.io    <none>    <none>liruilong-547cf79f6f-dqxw5   1/1     Running   0   6s    10.244.70.15     vms83.liruilongs.github.io    <none>    <none>liruilong-547cf79f6f-gbw9f   1/1     Running   0   85s   10.244.70.23     vms83.liruilongs.github.io    <none>    <none>liruilong-547cf79f6f-js8ft   1/1     Running   0   6s    10.244.217.26    vms155.liruilongs.github.io   <none>    <none>liruilong-547cf79f6f-vnxhd   1/1     Running   0   6s    10.244.194.82    vms156.liruilongs.github.io   <none>    <none>┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]└─$

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]└─$kubectl label node vms82.liruilongs.github.io disktype=node-group1  --overwritenode/vms82.liruilongs.github.io labeled┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]└─$kubectl label node vms83.liruilongs.github.io disktype=node-group1  --overwritenode/vms83.liruilongs.github.io labeled┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]└─$kubectl label node vms155.liruilongs.github.io disktype=node-group2  --overwritenode/vms155.liruilongs.github.io labeled┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]└─$kubectl label node vms156.liruilongs.github.io disktype=node-group2  --overwritenode/vms156.liruilongs.github.io labeled┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]└─$kubectl get node  --label-columns  disktypeNAME     STATUS   ROLES    AGE    VERSION   DISKTYPEvms155.liruilongs.github.io   Ready    <none>   55d    v1.22.2   node-group2vms156.liruilongs.github.io   Ready    <none>   55d    v1.22.2   node-group2vms81.liruilongs.github.io    Ready    control-plane,master   379d   v1.22.2vms82.liruilongs.github.io    Ready    <none>   379d   v1.22.2   node-group1vms83.liruilongs.github.io    Ready    <none>   379d   v1.22.2   node-group1┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]└─$

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]└─$kubectl get pods -o wideNAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IPNODE     NOMINATED NODE   READINESS GATESliruilong-744498fcbd-4z7l4   1/1     Running   0   7h32m   10.244.70.34    vms83.liruilongs.github.io    <none>    <none>liruilong-744498fcbd-jpngw   1/1     Running   0   7h32m   10.244.217.27   vms155.liruilongs.github.io   <none>    <none>liruilong-744498fcbd-vt9gb   1/1     Running   0   7h32m   10.244.194.86   vms156.liruilongs.github.io   <none>    <none>┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]└─$

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.yamlkind: PodapiVersion: v1metadata:  name: mypod  labels:    app: liruilongspec:  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]└─$kubectl get pods -o wideNAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATESliruilong-744498fcbd-4z7l4   1/1     Running   0   8h    10.244.70.34     vms83.liruilongs.github.io    <none>    <none>liruilong-744498fcbd-jpngw   1/1     Running   0   8h    10.244.217.27    vms155.liruilongs.github.io   <none>    <none>liruilong-744498fcbd-vt9gb   1/1     Running   0   8h    10.244.194.86    vms156.liruilongs.github.io   <none>    <none>mypod   1/1     Running   0   39m   10.244.171.178   vms82.liruilongs.github.io    <none>    <none>┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]└─$

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 disktypeNAME     STATUS   ROLES    AGE    VERSION   DISKTYPEvms155.liruilongs.github.io   Ready    <none>   55d    v1.22.2   node-group2vms156.liruilongs.github.io   Ready    <none>   55d    v1.22.2   node-group2vms81.liruilongs.github.io    Ready    control-plane,master   379d   v1.22.2vms82.liruilongs.github.io    Ready    <none>   379d   v1.22.2vms83.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]└─$kubectl delete  -f two-constrains.yamlpod "mypod" deleted┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]└─$kubectl apply  -f two-constrains.yamlpod/mypod created┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]└─$kubectl get pods -o wideNAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IPNODE     NOMINATED NODE   READINESS GATESliruilong-744498fcbd-4z7l4   1/1     Running   0   8h    10.244.70.34    vms83.liruilongs.github.io    <none>    <none>liruilong-744498fcbd-jpngw   1/1     Running   0   8h    10.244.217.27   vms155.liruilongs.github.io   <none>    <none>liruilong-744498fcbd-vt9gb   1/1     Running   0   8h    10.244.194.86   vms156.liruilongs.github.io   <none>    <none>mypod   1/1     Running   0   8s    10.244.70.33    vms83.liruilongs.github.io    <none>    <none>┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]└─$

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: v1kind: Namespacemetadata:  labels:    app: liruilong  name: liruilong-topo-namespace---apiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata:  labels:    app: liruilong  name: liruilong  namespace: liruilong-topo-namespacespec:  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]└─$kubectl apply  -k ./namespace/liruilong-topo-namespace createddeployment.apps/liruilong created┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]└─$kubectl get pods -o wideNAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATESliruilong-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]└─$kubectl describe pods liruilong-744498fcbd-8d9jq | grep -A 10 -i eventsEvents:  Type     Reason     Age      From Message  ----     ------     ----     ---- -------  Warning  FailedScheduling  6m23s    default-scheduler  0/5 nodes are available: 1 node(s) had taint {node-role.kubernetes.io/master: }, that the pod didn't tolerate, 4 node(s) didn't match pod topology spread constraints.  Warning  FailedScheduling  4m22s (x1 over 5m22s)  default-scheduler  0/5 nodes are available: 1 node(s) had taint {node-role.kubernetes.io/master: }, that the pod didn't tolerate, 4 node(s) didn't match pod topology spread constraints.┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]└─$

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" deleteddeployment.apps "liruilong" deleted┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]└─$kubectl apply -k ./namespace/liruilong-topo-namespace createddeployment.apps/liruilong created┌──[root@vms81.liruilongs.github.io]-[~/ansible/podtopolog]└─$kubectl get pods -o wideNAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATESliruilong-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

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