将 Pod 打散调度到不同地方，可避免因软硬件故障、光纤故障、断电或自然灾害等因素导致服务不可用，以实现服务的高可用部署。
Kubernetes 支持两种方式将 Pod 打散调度:
- Pod 反亲和 (Pod Anti-Affinity)
- Pod 拓扑分布约束 (Pod Topology Spread Constraints)
本文介绍两种方式的用法示例与对比总结。
使用 podAntiAffinity
将 Pod 强制打散调度到不同节点上(强反亲和)，以避免单点故障:
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: nginx
spec:
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app: nginx
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
affinity:
podAntiAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- topologyKey: kubernetes.io/hostname
labelSelector:
matchLabels:
app: nginx
containers:
- name: nginx
image: nginx
-
labelSelector.matchLabels 替换成选中 Pod 实际使用的 label。 -
topologyKey: 节点的某个 label 的 key，能代表节点所处拓扑域，可以用 Well-Known Labels，常用的是 kubernetes.io/hostname (节点维度)、topology.kubernetes.io/zone (可用区/机房 维度)。也可以自行手动为节点打上自定义的 label 来定义拓扑域，比如 rack (机架维度)、machine (物理机维度)、switch (交换机维度)。 - 若不希望用强制，可以使用弱反亲和，让 Pod 尽量调度到不同节点:
podAntiAffinity:
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- podAffinityTerm:
topologyKey: kubernetes.io/hostname
weight: 100
将 Pod 强制打散调度到不同可用区(机房)，以实现跨机房容灾:
将 kubernetes.io/hostname 换成 topology.kubernetes.io/zone，其余同上。
使用 topologySpreadConstraints
将 Pod 最大程度上均匀的打散调度到各个节点上:
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: nginx
spec:
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app: nginx
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
topologySpreadConstraints:
- maxSkew: 1
topologyKey: kubernetes.io/hostname
whenUnsatisfiable: DoNotSchedule
labelSelector:
- matchLabels:
app: nginx
containers:
- name: nginx
image: nginx
-
topologyKey: 与 podAntiAffinity 中配置类似。 -
labelSelector: 与 podAntiAffinity 中配置类似，只是这里可以支持选中多组 pod 的 label。 -
maxSkew: 必须是大于零的整数，表示能容忍不同拓扑域中 Pod 数量差异的最大值。这里的 1 意味着只允许相差 1 个 Pod。 -
whenUnsatisfiable: 指示不满足条件时如何处理。DoNotSchedule 不调度 (保持 Pending)，类似强反亲和；ScheduleAnyway 表示要调度，类似弱反亲和；
以上配置连起来解释: 将所有 nginx 的 Pod 严格均匀打散调度到不同节点上，不同节点上 nginx 的副本数量最多只能相差 1 个，如果有节点因其它因素无法调度更多的 Pod (比如资源不足)，那么就让剩余的 nginx 副本 Pending。
所以，如果要在所有节点中严格打散，通常不太可取，可以加下 nodeAffinity，只在部分资源充足的节点严格打散:
spec:
affinity:
nodeAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
nodeSelectorTerms:
- matchExpressions:
- key: io
operator: In
values:
- high
topologySpreadConstraints:
- maxSkew: 1
topologyKey: kubernetes.io/hostname
whenUnsatisfiable: DoNotSchedule
labelSelector:
- matchLabels:
app: nginx
或者类似弱反亲和， 将 Pod 尽量均匀的打散调度到各个节点上，不强制 (DoNotSchedule 改为 ScheduleAnyway):
spec:
topologySpreadConstraints:
- maxSkew: 1
topologyKey: kubernetes.io/hostname
whenUnsatisfiable: ScheduleAnyway
labelSelector:
- matchLabels:
app: nginx
如果集群节点支持跨可用区，也可以 将 Pod 尽量均匀的打散调度到各个可用区 以实现更高级别的高可用 (topologyKey 改为 topology.kubernetes.io/zone):
spec:
topologySpreadConstraints:
- maxSkew: 1
topologyKey: topology.kubernetes.io/zone
whenUnsatisfiable: ScheduleAnyway
labelSelector:
- matchLabels:
app: nginx
更进一步地，可以 将 Pod 尽量均匀的打散调度到各个可用区的同时，在可用区内部各节点也尽量打散:
spec:
topologySpreadConstraints:
- maxSkew: 1
topologyKey: topology.kubernetes.io/zone
whenUnsatisfiable: ScheduleAnyway
labelSelector:
- matchLabels:
app: nginx
- maxSkew: 1
topologyKey: kubernetes.io/hostname
whenUnsatisfiable: ScheduleAnyway
labelSelector:
- matchLabels:
app: nginx
小结
从示例能明显看出，topologySpreadConstraints 比 podAntiAffinity 功能更强，提供了提供更精细的调度控制，我们可以理解成 topologySpreadConstraints 是 podAntiAffinity 的升级版。topologySpreadConstraints 特性在 K8S v1.18 默认启用，所以建议 v1.18 及其以上的集群使用 topologySpreadConstraints 来打散 Pod 的分布以提高服务可用性。