Kubernetes 核心特性实战：亲和性调度、污点容忍与 emptyDir 存储卷

目录

前言

一、节点亲和性：让 Pod “偏好” 特定节点

1. 核心概念

2. 实操案例

案例 1：硬策略（排除特定节点）

案例 2：软策略（优先特定节点）

案例 3：软硬结合策略

二、Pod 亲和性与反亲和性：让 Pod “结伴” 或 “避嫌”

1. 核心区别

2. 实操案例

案例 1：Pod 亲和性（同拓扑域部署）

案例 2：Pod 反亲和性（不同节点部署）

三、污点与容忍：让节点 “拒绝” 或 “接纳” Pod

1. 污点核心概念

3. 容忍配置案例

四、驱逐机制：安全迁移 Pod

驱逐流程

五、emptyDir 存储卷：Pod 内容器共享临时存储

1. 核心特点

2. 实操案例：双容器共享数据

总结

前言

在 Kubernetes 集群管理中，Pod 调度的合理性和容器存储的稳定性是保障应用高效运行的关键。本文将聚焦 节点亲和性与 Pod 亲和性、污点与容忍、驱逐机制 以及 emptyDir 存储卷，通过通俗解释 + 实操案例，帮你快速掌握这些核心特性的用法与场景。

一、节点亲和性：让 Pod “偏好” 特定节点

节点亲和性（NodeAffinity）是 Pod 的一种属性，用于让 Pod 被 “吸引” 到一类特定节点上，支持 硬策略（必须满足）和 软策略（优先满足），比 nodeSelector 更灵活。

1. 核心概念

• 硬策略（requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution）：Pod 必须调度到满足条件的节点，否则处于 Pending 状态。
• 软策略（preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution）：Pod 优先调度到满足条件的节点，无满足节点时可调度到其他节点。
• 操作符：用于定义标签匹配规则，支持 6 种类型：

2. 实操案例

案例 1：硬策略（排除特定节点）

需求：Pod 不能调度到 kubernetes.io/hostname=node02 的节点上。

1.查看节点标签：

kubectl get nodes –show-labels

2.编写 Pod 配置（pod1.yaml）：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: affinity-hard
spec:
containers:
– name: myapp
image: soscscs/myapp:v1
affinity:
nodeAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
nodeSelectorTerms:
– matchExpressions:
– key: kubernetes.io/hostname
operator: NotIn
values:
– node02

3.部署并验证：

kubectl apply -f pod1.yaml
kubectl get pods -o wide # 查看 Pod 是否调度到 node01

注意：若无满足条件的节点，Pod 会一直处于 Pending 状态。

案例 2：软策略（优先特定节点）

需求：Pod 优先调度到 node03，无 node03 时调度到其他节点。

1.编写配置（pod2.yaml）：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: nginx-pod
labels:
app: nginx
spec:
containers:
– name: nginx
image: nginx:latest
ports:
– containerPort: 80

2.部署验证：

kubectl apply -f pod2.yaml
kubectl get pods -o wide # 确认 Pod 运行在 node01 或 node02 上

案例 3：软硬结合策略

需求：Pod 不能调度到 node02（硬策略），优先调度到 yjs=a 的节点（软策略）。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: affinity-mix
spec:
containers:
– name: myapp
image: soscscs/myapp:v1
affinity:
nodeAffinity:
# 硬性要求：必须不在 node02 上运行
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
nodeSelectorTerms:
– matchExpressions:
– key: kubernetes.io/hostname
operator: NotIn
values:
– node02

# 软性偏好：优先选择带有 yjs=a 标签的节点
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
– weight: 100
preference:
matchExpressions:
– key: yjs
operator: In
values:
– a

二、Pod 亲和性与反亲和性：让 Pod “结伴” 或 “避嫌”

Pod 亲和性（PodAffinity）/ 反亲和性（PodAntiAffinity）基于已运行 Pod 的标签进行调度，支持 拓扑域（如节点、机架、区域），实现 Pod 间的 “聚集” 或 “分散” 部署。

1. 核心区别

调度策略匹配对象支持拓扑域核心目标

拓扑域由 topologyKey 定义（如节点标签 yjs、kubernetes.io/hostname），相同 topologyKey 值的节点属于同一拓扑域。

2. 实操案例

案例 1：Pod 亲和性（同拓扑域部署）

需求：新 Pod 必须与 app=myapp01 的 Pod 处于 yjs 标签相同的拓扑域。

1，先创建参考 Pod（myapp01）：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: myapp01
labels:
app: myapp01
spec:
containers:
– name: myapp
image: soscscs/myapp:v1

kubectl apply -f pod3.yaml
kubectl get pods -o wide

2.编写亲和性 Pod 配置（pod4.yaml）：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: myapp02
spec:
containers:
– name: myapp
image: soscscs/myapp:v1
affinity:
podAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
– labelSelector:
matchExpressions:
– key: app
operator: In
values:
– myapp01
topologyKey: yjs

3.验证：

kubectl apply -f pod4.yaml

kubectl get pods -o wide

案例 2：Pod 反亲和性（不同节点部署）

需求：新 Pod 避免与 app=myapp01 的 Pod 部署在同一节点。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: myapp10
spec:
containers:
– name: myapp
image: soscscs/myapp:v1
affinity:
podAntiAffinity:
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
– weight: 100
podAffinityTerm:
labelSelector:
matchExpressions:
– key: app
operator: In
values:
– myapp01
topologyKey: kubernetes.io/hostname

三、污点与容忍：让节点 “拒绝” 或 “接纳” Pod

污点（Taint）是节点的属性，用于排斥特定 Pod；容忍（Tolerations）是 Pod 的属性，用于 “忽略” 节点的污点，两者配合实现 Pod 调度的精准控制。

1. 污点核心概念

• 格式：key=value:effect（value 可空）
• Effect（污点作用）：

NoSchedule：禁止新 Pod 调度至该节点（已运行的 Pod 不受影响）

PreferNoSchedule：尽量避免新 Pod 调度至该节点（非强制性）

NoExecute：禁止新 Pod 调度并驱逐已运行且不容忍该污点的 Pod

2.污点操作命令

# 给节点 node01 添加 NoSchedule 污点（阻止新 Pod 调度）
kubectl taint node node01 app=backend:NoSchedule

# 检查节点污点状态
kubectl describe node node01 | grep -i taints

# 移除 node01 的 NoSchedule 污点
kubectl taint node node01 app:NoSchedule-

# 给节点 node02 添加 NoExecute 污点（立即驱逐非容忍 Pod）
kubectl taint node node02 maintenance=true:NoExecute

3. 容忍配置案例

需求：Pod 可容忍节点 node01 的 check=mycheck:NoExecute 污点。

1.node01 设置污点:

kubectl taint node node01 check=mycheck:NoExecute

2.编写带容忍的 Pod 配置（pod-tolerate.yaml）：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: myapp-tolerate
spec:
containers:
– name: myapp
image: soscscs/myapp:v1
tolerations:
– key: "check"
operator: "Equal"
value: "mycheck"
effect: "NoExecute"
tolerationSeconds: 3600

3.验证：

kubectl apply -f pod-tolerate.yaml

kubectl get pods -o wide

四、驱逐机制：安全迁移 Pod

驱逐（Eviction）是将运行中的 Pod 从节点迁移到其他节点的过程，用于节点维护、资源不足等场景，核心命令如下：

命令功能：

kubectl cordon <node> 将节点标记为不可调度状态（不影响已运行的 Pod）

kubectl drain <node> –ignore-daemonsets –delete-local-data 驱逐节点上所有 Pod（跳过 DaemonSet 管理的 Pod，并清理本地数据）

kubectl uncordon <node> 恢复节点的可调度状态

驱逐流程

五、emptyDir 存储卷：Pod 内容器共享临时存储

容器文件系统是临时的（崩溃重启后数据丢失），emptyDir 是 Kubernetes 提供的临时存储卷，解决 Pod 内多容器数据共享 和 临时数据持久化 问题。

1. 核心特点

• 生命周期与 Pod 一致：Pod 调度到节点时自动创建，Pod 删除时数据销毁。
• 存储介质：默认使用节点本地磁盘，也可使用内存（性能更高）。
• 适用场景：临时缓存、Pod 内容器数据共享。

2. 实操案例：双容器共享数据

需求：Pod 内两个容器（nginx + busybox）共享 emptyDir 卷，busybox 持续写入日期，nginx 提供访问。

1.编写配置（pod-emptydir.yaml）：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-emptydir
spec:
containers:
# nginx 容器：提供 web 访问
– name: nginx
image: ikubernetes/myapp:v1
ports:
– containerPort: 80
volumeMounts:
– name: html # 挂载卷名称（与下方 volumes 一致）
mountPath: /usr/share/nginx/html # 容器内挂载路径
# busybox 容器：持续写入日期到共享文件
– name: busybox
image: busybox:latest
volumeMounts:
– name: html
mountPath: /data # 容器内挂载路径
command: ["/bin/sh", "-c", "while true; do echo $(date) >> /data/index.html; sleep 2; done"]
# 定义 emptyDir 存储卷
volumes:
– name: html
emptyDir: {} # 临时存储卷（默认磁盘存储）

2.部署并验证：

# 部署 Pod
kubectl apply -f pod-emptydir.yaml

# 检查 Pod 状态（确保 STATUS 显示为 Running）
kubectl get pods -o wide

# 获取 Pod IP 并测试数据共享
POD_IP=$(kubectl get pod shared-storage-pod -o jsonpath='{.status.podIP}')
curl $POD_IP

总结

本文介绍的特性可总结为：

• 亲和性：让 Pod “主动选择” 节点（节点亲和性）或 “追随” 其他 Pod（Pod 亲和性）。
• 污点与容忍：让节点 “被动拒绝” Pod，容忍则是 Pod 的 “例外申请”。
• 驱逐：安全迁移 Pod，保障节点维护时业务不中断。
• emptyDir：解决 Pod 内容器临时共享存储问题。

这些特性是 Kubernetes 调度与存储的基础，灵活运用可实现集群资源的高效利用和应用的稳定运行。后续将继续分享 PV/PVC、StorageClass 等持久化存储方案，敬请关注！