编辑“︁Kubernetes节点亲和性”︁

= Kubernetes节点亲和性 =

'''节点亲和性'''（Node Affinity）是Kubernetes中一种调度机制，允许用户指定Pod应该运行在哪些节点上。它通过定义规则来匹配节点的标签（Labels），从而影响Pod的调度决策。节点亲和性提供了比传统的'''nodeSelector'''更灵活、更强大的控制方式，支持复杂的逻辑表达式和软性约束（preferred）与硬性约束（required）。

== 基本概念 ==
节点亲和性通过两种主要方式实现：
* '''requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution'''（硬性规则）：Pod必须部署在满足条件的节点上，否则无法调度。
* '''preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution'''（软性规则）：调度器优先选择满足条件的节点，但不强制。

=== 节点亲和性 vs. nodeSelector ===
{| class="wikitable"
|-
! 特性 !! nodeSelector !! 节点亲和性
|-
| 语法复杂度 || 简单键值匹配 || 支持复杂表达式（In、NotIn、Exists等）
|-
| 约束类型 || 仅硬性约束 || 支持硬性和软性约束
|-
| 灵活性 || 低 || 高
|}

== 语法与示例 ==
节点亲和性规则在Pod的'''spec.affinity.nodeAffinity'''字段中定义。

=== 硬性约束示例 ===
以下示例要求Pod必须运行在带有标签'''disktype=ssd'''的节点上：
<syntaxhighlight lang="yaml">
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-ssd
spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: disktype
            operator: In
            values:
            - ssd
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
</syntaxhighlight>

=== 软性约束示例 ===
以下示例优先选择带有'''gpu=true'''标签的节点，但不强制：
<syntaxhighlight lang="yaml">
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-gpu-preferred
spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        preference:
          matchExpressions:
          - key: gpu
            operator: In
            values:
            - "true"
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
</syntaxhighlight>

== 运算符说明 ==
Kubernetes支持以下运算符：
* '''In'''：标签值在指定列表中
* '''NotIn'''：标签值不在指定列表中
* '''Exists'''：节点必须包含该标签（不检查值）
* '''DoesNotExist'''：节点不得包含该标签
* '''Gt'''、'''Lt'''：数值比较（适用于整数标签）

== 实际案例 ==
=== 场景：混合环境调度 ===
假设集群中有以下节点：
* 节点A：'''env=prod, zone=us-east-1'''
* 节点B：'''env=dev, zone=us-west-2'''

需要将生产环境的Pod调度到'''env=prod'''且区域为'''us-east-1'''或'''us-east-2'''的节点：
<syntaxhighlight lang="yaml">
affinity:
  nodeAffinity:
    requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      nodeSelectorTerms:
      - matchExpressions:
        - key: env
          operator: In
          values: ["prod"]
        - key: zone
          operator: In
          values: ["us-east-1", "us-east-2"]
</syntaxhighlight>

=== 权重分配示例 ===
<mermaid>
pie
    title 软性约束权重分配
    "gpu=true (Weight 80)" : 80
    "ssd=true (Weight 20)" : 20
</mermaid>

对应YAML配置：
<syntaxhighlight lang="yaml">
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- weight: 80
  preference:
    matchExpressions:
    - key: gpu
      operator: In
      values: ["true"]
- weight: 20
  preference:
    matchExpressions:
    - key: ssd
      operator: In
      values: ["true"]
</syntaxhighlight>

== 数学表达 ==
软性约束的最终节点评分计算公式：
<math>
\text{NodeScore} = \sum_{i=1}^{n} (\text{weight}_i \times \text{match}_i)
</math>
其中：
* <math>\text{match}_i</math> 为1（匹配）或0（不匹配）
* <math>\text{weight}_i</math> 是用户定义的权重值

== 最佳实践 ==
1. 硬性约束可能导致Pod无法调度，建议与软性约束结合使用
2. 避免过度使用节点亲和性，可能降低集群利用率
3. 结合'''Pod间亲和性'''（Pod Affinity）实现更复杂的调度策略
4. 使用'''kubectl describe nodes'''查看节点标签

== 常见问题 ==
'''Q：节点亲和性与污点/容忍度有什么区别？'''
* 节点亲和性是"吸引"Pod到特定节点
* 污点/容忍度是"排斥"Pod从特定节点

'''Q：如何检查节点标签？'''
<syntaxhighlight lang="bash">
kubectl get nodes --show-labels
</syntaxhighlight>

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