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Pod拓扑分布约束

简介

PodTopologySpread（Pod 拓扑分布约束） 特性的提出正是为了对 Pod 的调度分布提供更精细的控制，以提高服务可用性以及资源利用率，PodTopologySpread 由 EvenPodsSpread 特性门所控制，在 v1.16 版本第一次发布，并在 v1.18 版本进入 beta 阶段默认启用。

在 Pod 的 Spec 规范中新增了一个 topologySpreadConstraints 字段即可配置拓扑分布约束，如下所示：

spec:
  topologySpreadConstraints:
    - maxSkew: <integer>
      topologyKey: <string>
      whenUnsatisfiable: <string>
      labelSelector: <object>

由于这个新增的字段是在 Pod spec 层面添加，因此更高层级的控制 (Deployment、DaemonSet、StatefulSet) 也能使用 PodTopologySpread 功能。

img

各个字段的含义和作用：

  • labelSelector: 用来查找匹配的 Pod，能够计算出每个拓扑域中匹配该 label selector 的 Pod 数量，在上图中，假如 label selector 是 app:foo，那么 zone1 的匹配个数为 2， zone2 的匹配个数为 0。
  • topologyKey: 是 Node label 的 key，如果两个 Node 的 label 同时具有该 key 并且值相同，就说它们在同一个拓扑域。在上图中，指定 topologyKey 为 zone， 则具有 zone=zone1 标签的 Node 被分在一个拓扑域，具有 zone=zone2 标签的 Node 被分在另一个拓扑域。
  • maxSkew: 这个属性理解起来不是很直接，它描述了 Pod 在不同拓扑域中不均匀分布的最大程度（指定拓扑类型中任意两个拓扑域中匹配的 Pod 之间的最大允许差值），它必须大于零。每个拓扑域都有一个 skew 值，计算的公式是: skew[i] = 拓扑域[i]中匹配的 Pod 个数 - min{其他拓扑域中匹配的 Pod 个数}。在上图中，新建一个带有 app=foo 标签的 Pod：
  • 如果该 Pod 被调度到 zone1，那么 zone1 中 Node 的 skew 值变为 3，zone2 中 Node 的 skew 值变为 0 (zone1 有 3 个匹配的 Pod，zone2 有 0 个匹配的 Pod )
  • 如果该 Pod 被调度到 zone2，那么 zone1 中 Node 的 skew 值变为 2，zone2 中 Node 的 skew 值变为 1(zone2 有 1 个匹配的 Pod，拥有全局最小匹配 Pod 数的拓扑域正是 zone2 自己 )，则它满足maxSkew: 1 的约束（差值为 1）
  • whenUnsatisfiable: 描述了如果 Pod 不满足分布约束条件该采取何种策略：
  • DoNotSchedule (默认) 告诉调度器不要调度该 Pod，因此也可以叫作硬策略；
  • ScheduleAnyway 告诉调度器根据每个 Node 的 skew 值打分排序后仍然调度，因此也可以叫作软策略。

集群默认约束

除了为单个 Pod 设置拓扑分布约束，也可以为集群设置默认的拓扑分布约束，默认拓扑分布约束在且仅在以下条件满足时才会应用到 Pod 上：

  • Pod 没有在其 .spec.topologySpreadConstraints 设置任何约束；
  • Pod 隶属于某个服务、副本控制器、ReplicaSet 或 StatefulSet。

可以在 调度方案（Schedulingg Profile）中将默认约束作为 PodTopologySpread 插件参数的一部分来进行设置。 约束的设置采用和前面 Pod 中的规范一致，只是 labelSelector 必须为空。配置的示例可能看起来像下面这个样子：

apiVersion: kubescheduler.config.k8s.io/v1beta1
kind: KubeSchedulerConfiguration

profiles:
  - pluginConfig:
      - name: PodTopologySpread
        args:
          defaultConstraints:
            - maxSkew: 1
              topologyKey: topology.kubernetes.io/zone
              whenUnsatisfiable: ScheduleAnyway
          defaultingType: List