[Day 13]KubeEdge 部屬 - Pod 相依/互斥派送 - iT 邦幫忙::一起幫忙解決難題，拯救 IT 人的一天

第 11 屆 iThome 鐵人賽

DAY 13

DevOps

從開源雲到邊緣運算系列第 13 篇

[Day 13]KubeEdge 部屬 - Pod 相依/互斥派送

11th鐵人賽

nutcimac

團隊NUTC_IMAC_GREEN

2019-09-29 19:42:36

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當叢集裡有很多node及pod時，如果想把相同或是相關的服務部屬到同一個node上時該怎麼做呢？
在這裡Pod元件提供了親和性(Affinity)屬性，當然對Deployment也適用，可將服務部屬到有相關標籤的服務所在node上，當然也提供了反親和性(Anti-Affinity)，可以避免將把相同的服務部屬到同一個node上，那麼就讓我們來看看要如何實做吧！

Pod Affinity hardMode

※Pod 環境必需(完全)滿足 Pod 相依/互斥配置才可進行派送，否則將創建失敗
※podAffinity 設定為參考 Pod 部署，則 podAntiAffinity 禁止與參考 Pod 部署

部屬一個Pod到任一Nodemysql.yaml

kubectl apply -f mysql.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mysql-1
  labels:
    app: mysql
spec:
  containers:
  - image: mysql:5.6
    name: mysql
    env:
    # Use secret in real usage
    - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
      value: password

查看 Pod 派送到的Node

kubectl get pod -o wide

確認 Node 的 TopologyKey (Labels) 狀態

kubectl get node --show-labels

※Pod affinity 擁有 Node domain (Label) 的分別，需指定 topologyKey (domain)
※參考 kubectl get node --show-labels 的資料

撰寫相依於 mysql & mongodb 的兩個服務 yaml 檔案nginx-mysql.yaml&nginx-mongodb.yaml

使用 affinity 指定使用 Pod affinity (存在 pod Anti-affinity 防護機制 互斥方案)
使用 requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 選用需求符合配置

 apiVersion: v1
 kind: Pod
 metadata:
   name: nginx-mysql
   labels:
     app: nginx
 spec:
   affinity:
     podAffinity:
       requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
       - labelSelector:
           matchExpressions:
           - key: app
             operator: In
             values:
             - mysql
         topologyKey: name
   containers:
   - name: nginx
     image: nginx:1.7.9
     ports:
     - containerPort: 80
       hostPort: 80

 apiVersion: v1
 kind: Pod
 metadata:
   name: nginx-mongodb
   labels:
     app: nginx
 spec:
   affinity:
     podAffinity:
       requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
       - labelSelector:
           matchExpressions:
           - key: app
             operator: In
             values:
             - mongodb
         topologyKey: name
   containers:
   - name: nginx
     image: nginx:1.7.9
     ports:
     - containerPort: 80
       hostPort: 80

※附註說明

LabelSelector 設定選擇規則方案(可擁有多個設置，多個選擇方案間相互獨立)
matchExpressions 可使用多層匹配(Pod 會在所有需同時滿足時進行執行派送與建立)
key 等同於 Node Label Name
topologyKey 對於 Node 集群 domain 的選擇
operator 提供多種篩選機制
In：指定 values 的值存在 Label 列表中
NotIn：指定 values 的值不存在 Label 列表中
Exists：指定的 Label 存在 (不考慮 values)
DoesNotExist: 指定的 Label 不存在
Gt：Label 對應的值大於 values (字串比對)
Lt：Label 對應的值小於 values (字串比對)

部屬相依於 mysql & mongodb 的兩個服務 yaml 檔案nginx-mysql.yaml&nginx-mongodb.yaml

kubectl apply -f nginx-mysql.yaml
kubectl apply -f nginx-mongodb.yaml

查看服務部屬狀態

kubectl get pod -o wide

因無法找到 Pod affinity 參考 Pod 的服務 Labels，Pod 無法進行派送與啟動

Pod Anti-Affinity hardMode

撰寫服務 yaml 檔案nginx-anti-affinity.yaml
- 使用 affinity 指定使用 Pod anti-affinity
- 防護 Pod 共用 Node 機制 (互斥方案)

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-anti
  labels:
    app: nginx
spec:
  affinity:
    podAntiAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In
            values:
            - mysql
        topologyKey: name
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.7.9
    ports:
    - containerPort: 80
      hostPort: 80

派送服務 yaml 檔

kubectl apply -f nginx-anti-affinity.yaml

查看服務部屬狀態

kubectl get pod -o wide

Pod Affinity softMode

※Pod 參考需求環境派送，若無法匹配則尋找最低負載 Node 部屬 Pod
※podAffinity 設定為參考 Pod 部署，則 podAntiAffinity 禁止與參考 Pod 部署

部屬一個Pod到任一Nodemysql.yaml

kubectl apply -f mysql.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mysql-1
  labels:
    app: mysql
spec:
  containers:
  - image: mysql:5.6
    name: mysql
    env:
    # Use secret in real usage
    - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
      value: password

查看 Pod 派送到的Node

kubectl get pod -o wide

確認 Node 的 TopologyKey (Labels) 狀態

kubectl get node --show-labels

撰寫相依於 mysql & mongodb 的兩個服務 yaml 檔案nginx-mysql-soft.yaml&nginx-mongodb-soft.yaml
- 使用 affinity 指定使用 Pod affinity (存在 pod Anti-affinity 防護機制 互斥方案)
- 使用 preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 選用需參考符合配置
```
 apiVersion: v1
 kind: Pod
 metadata:
   name: nginx-mysql-soft
   labels:
     app: nginx
 spec:
   affinity:
     podAffinity:
       preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
       - weight: 1
         podAffinityTerm:
           labelSelector:
             matchExpressions:
             - key: app
               operator: In
               values:
               - mysql
           topologyKey: name
   containers:
   - name: nginx
     image: nginx:1.7.9
     ports:
     - containerPort: 80
       hostPort: 80
```
```
 apiVersion: v1
 kind: Pod
 metadata:
   name: nginx-mongodb-soft
   labels:
     app: nginx
 spec:
   affinity:
     podAffinity:
       preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
       - weight: 1
         podAffinityTerm:
           labelSelector:
             matchExpressions:
             - key: app
               operator: In
               values:
               - mongodb
           topologyKey: name
   containers:
   - name: nginx
     image: nginx:1.7.9
     ports:
     - containerPort: 80
       hostPort: 80
```
※附註說明
- weight 為參考方案設計部屬權重值(優先派送 Pod 參考規則對於 Node 總評分較高者)
- podSelectorTerms 設定選擇規則方案(可擁有多個設置，多個選擇方案間相互獨立)
- LabelSelector 設定選擇規則方案(可擁有多個設置，以 TopologyKey 局域為參考)
- matchExpressions 可使用多層匹配(Pod 會在所有需同時滿足時進行執行派送與建立)
- key 等同於 Node Label Name
- topologyKey 對於 Node 集群 domain 的選擇
- operator 提供多種篩選機制
  In：指定 values 的值存在 Label 列表中
  NotIn：指定 values 的值不存在 Label 列表中
  Exists：指定的 Label 存在 (不考慮 values)
  DoesNotExist: 指定的 Label 不存在
  Gt：Label 對應的值大於 values (字串比對)
  Lt：Label 對應的值小於 values (字串比對)
派送服務 yaml 檔

kubectl apply -f nginx-mysql-soft.yaml
kubectl apply -f nginx-mongodb-soft.yaml

查看部屬服務狀態

kubectl get pod -o wide

※若參考 Pod 的服務 Labels 無法對應，則尋找負載較低的 Node 進行派送與啟動

Pod Anti-Affinity softMode

撰寫與部屬一個 Replicaset 為 2的 mysql 服務 Deployment yaml 檔案mysql-deployment.yaml

kubectl apply -f mysql-deployment.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: mysql
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - image: mysql:5.6
        name: mysql
        env:
          # Use secret in real usage
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          value: password

確認每一個 Node 上面皆運行 mysql 資料庫服務

kubectl get deploy -o wide

kubectl get pod -o wide

kubectl get rs

撰寫一個服務 yaml 檔nginx-anti-affinity-soft.yaml

使用 affinity 指定使用 Pod anti-affinity
防護 Pod 共用 Node 機制 (互斥方案)

 apiVersion: v1
 kind: Pod
 metadata:
   name: nginx-anti-soft
   labels:
     app: nginx
 spec:
   affinity:
     podAntiAffinity:
       preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
       - weight: 1
         podAffinityTerm:
           labelSelector:
             matchExpressions:
             - key: app
               operator: In
               values:
               - mysql
           topologyKey: name
   containers:
   - name: nginx
     image: nginx:1.7.9
     ports:
     - containerPort: 80
       hostPort: 80

派送服務互斥 mysql 服務

kubectl apply -f nginx-anti-affinity-soft.yaml

查看服務部屬狀態

kubectl get pod -o wide

所有 Node 皆有 mysql Pod 服務，則尋找負載較低的 Node 進行派送與啟動

node 和 pod Affinity hardMode

※測試方案 : 將node Affinity 的 hardMode和pod Affinity 的 hardMode同時配置並執行派送

查看目前node上Labels

kubectl get node --show-labels

查看目前在node上pod

kubectl get pod -o wide

撰寫服務 yaml 檔nginx-mysql-node-pod-affinity-hard.yaml&nginx-mongodb-node-pod-affinity-hard.yaml

使用 nodeAffinity 和 podAffinity進行部屬測試
使用 requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 選用需求符合配置

 apiVersion: v1
 kind: Pod
 metadata:
   name: nginx-mysql-node-pod-affinity-hard
   labels:
     app: nginx
 spec:
   affinity:
     nodeAffinity:
       requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
         nodeSelectorTerms:
         - matchExpressions:
           - key: disktype
             operator: In
             values:
             - hdd
     podAffinity:
       requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
       - labelSelector:
          matchExpressions:
           - key: app
             operator: In
             values:
             - mysql
         topologyKey: name
   containers:
   - name: nginx
     image: nginx:1.7.9
     ports:
     - containerPort: 80
       hostPort: 80

 apiVersion: v1
 kind: Pod
 metadata:
   name: nginx-mongodb-node-pod-affinity-hard
   labels:
     app: nginx
 spec:
   affinity:
     nodeAffinity:
       requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
         nodeSelectorTerms:
         - matchExpressions:
           - key: disktype
             operator: In
             values:
             - hdd
     podAffinity:
       requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
       - labelSelector:
          matchExpressions:
           - key: app
             operator: In
             values:
             - mongodb
         topologyKey: name
   containers:
   - name: nginx
     image: nginx:1.7.9
     ports:
     - containerPort: 80
       hostPort: 80

派送服務 yaml檔

kubectl apply -f nginx-mysql-node-pod-affinity-hard.yaml
kubectl apply -f nginx-mongodb-node-pod-affinity-hard.yaml

查看服務部屬狀態

kubectl get pod -o wide

成功派送 Pod 至符合規定配置的 Node

因無法找到匹配的需求設置，Pod 無法進行派送與啟動

[Day 12]KubeEdge 部屬 - Pod 指定 Node 派送

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