一篇文章搞懂K8S高级特性

Kubernetes（简称K8S）是一款用于容器编排和管理的开源平台，它已经成为了容器技术领域的事实标准。在使用K8S进行容器编排时，难免会遇到涉及到K8S高级特性的问题，如Pod亲和性、Pod反亲和性、HPA（Horizontal Pod Autoscaling）自动扩展等。本文将带领读者了解这些高级特性的使用方法和实例。

Pod 亲和性和反亲和性

Pod 亲和性和反亲和性是K8S中非常常用的设置，可以让容器运行在一个适合它的节点上。Pod运行在某个节点上时，我们可以设置它与这个节点的亲和性和反亲和性。亲和性和反亲和性都包含一个或多个标签和一个值。一个Pod是否被调度到某个节点上，取决于这个节点上的与这个Pod标签匹配的亲和性规则和反亲和性规则。

例如，我们现在有两个节点，节点节点1具有标签type = frontend，节点2具有标签type = backend。如果我们要让 Pod 运行在 type = frontend 的节点上，并且不受 type = backend 的节点影响，则我们可以使用亲和和反亲和规则来实现。

下面是一个示例的 yaml 模板：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: frontend-app-deployment
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: frontend-app
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: frontend-app
        tier: frontend
    spec:
      affinity:
        nodeAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            nodeSelectorTerms:
            - matchExpressions:
                - key: type
                  operator: In
                  values:
                  - frontend
      containers:
      - name: frontend-container
        image: nginx:1.12
        ports:
        - containerPort: 80

上述模板定义了一个 Deployment 对象，名称为 frontend-app-deployment，使用 nginx:1.12 镜像创建一个名为 frontend-container 的容器，运行在3个 Pod 中。在 spec 中，我们定义了亲和性规则来选择 type = frontend 的节点，使 Pod 在该节点上运行。

HPA自动扩展

HPA(Horizontal Pod Autoscaling)是K8S中一个非常重要的特性，允许我们根据容器中资源使用情况来自动扩展或缩小 Pod。在某些情况下，我们需要动态地扩展或缩小当前正在运行的容器数量以适应负载变化。Kubernetes的HPA机制可以帮助我们按需自动调整容器数量，从而满足不同负载情况下的性能需求。

例如，我们现在有一个Deployment对象，名称为 nginx-app，要求在此对象上自动扩展一个副本，使用最少的3个Pod。

下面是一个示例 yaml 模板来创建一个具有HPA的Deployment：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  ports:
  - name: http
    port: 80
  selector:
    app: nginx-app
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-hpa
spec:
  selector:
    app: nginx-app
  ports:
  - name: http
    port: 80
  type: ClusterIP
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-app
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-app
    spec:
      containers:
        - name: nginx-container
          image: nginx:latest
          ports:
            - containerPort: 80
          resources:
            requests:
              cpu: "50m"
              memory: "50Mi"
            limits:
              cpu: "500m"
              memory: "500Mi"
      imagePullSecrets:
      - name: myregistrykey
---
apiVersion: autoscaling/v1
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: nginx-app-hpa
spec:
  maxReplicas: 5
  minReplicas: 2
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: nginx-app
  targetCPUUtilizationPercentage: 50

上述模板中，我们创建了一个名为nginx-app的Deployment对象，并设置它有2个Pod。接着创建了一个名为 nginx-app-hpa 的HorizontalPodAutoscaler对象，将目标规模设置为 nginx-app，并将最小和最大副本分别设为 2 和 5。此外，我们还设置了HPA对象，以在资源压力高时自动缩放容器副本数量，并以50%为目标CPU负载。

结论

本文中我们简要的介绍了K8S高级特性的两条示例：Pod亲和性和反亲和性、HPA自动扩展。这些示例可以帮助我们更好地管理和监控K8S集群中的容器，从而提高了我们的生产效率并支持我们更好的应对不同的负载情况。