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nodeSelector、nodeAffinity、podAffinity/podAntiAffinity。 Taints & Tolerations。手動スケジューリングとCKA試験のスケジューリング問題。

Kubernetesスケジューリングメカニズム — nodeAffinity、Taints & Tolerations

1. nodeSelector

# ノードにラベルを追加
kubectl label node worker1 disktype=ssd

# PodでnodeSelectorを使用
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: ssd-pod
spec:
  nodeSelector:
    disktype: ssd    # ssdラベルを持つノードにスケジュール
  containers:
  - name: app
    image: nginx

2. Node Affinity

spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:  # 必須条件
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: disktype
            operator: In
            values: ["ssd", "nvme"]
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:  # 優先条件
      - weight: 80
        preference:
          matchExpressions:
          - key: zone
            operator: In
            values: ["zone-a"]

タイプ	動作
required...IgnoredDuring...	条件を満たすノードがない場合、PodはPending
preferred...IgnoredDuring...	優先だが、条件を満たすノードがなければ他のノードにスケジュール

3. Taints & Tolerations

# ノードにTaintを追加
kubectl taint nodes worker1 env=production:NoSchedule

# Tolerationを持つPodのみがスケジュール可能
spec:
  tolerations:
  - key: "env"
    operator: "Equal"
    value: "production"
    effect: "NoSchedule"

# Taintの削除（末尾に"-"を付ける）
kubectl taint nodes worker1 env=production:NoSchedule-

Effect	動作
NoSchedule	Tolerationなしの新しいPodをスケジュールしない
PreferNoSchedule	スケジュールを避けるが、他に選択肢がなければ許可
NoExecute	既存PodもTolerationがなければ退避

試験のポイント：Taints & TolerationsとNode Affinityの違い：Taintはノード側の「拒否」、Affinityはpod側の「好み」です。両方を組み合わせて「特定のPodを特定のノードに限定する」ことができます。

4. Pod Affinity / Anti-Affinity

spec:
  affinity:
    podAntiAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchLabels:
            app: web
        topologyKey: kubernetes.io/hostname  # 同一ノードに配置しない

    podAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 100
        podAffinityTerm:
          labelSelector:
            matchLabels:
              app: cache
          topologyKey: kubernetes.io/hostname  # cacheと同じノードに配置

5. チートシート

タスク	コマンド
ノードラベル追加	`kubectl label node NODE key=value`
Taint追加	`kubectl taint node NODE key=value:Effect`
Taint削除	`kubectl taint node NODE key=value:Effect-`
ノードラベル確認	`kubectl get nodes --show-labels`
Podスケジュール先確認	`kubectl get pod -o wide`

6. 練習問題

Q1：ノードworker1にTaint "gpu=true:NoSchedule"があります。Tolerationなしの新しいPodはこのノードにスケジュールされますか？

A) はい、Taintは無視される
B) いいえ、Podは他のノードにスケジュールされるかPendingになる ✓
C) はい、ただしPerformanceが低下する
D) Taintは新しいPodに影響しない

解説：NoScheduleのTaintは、対応するTolerationを持たないPodのスケジューリングを拒否します。PodはTolerationを追加するか、他のノードにスケジュールされます。

Q2：requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecutionのnodeAffinityで、条件に一致するノードが存在しない場合、Podはどうなりますか？

A) ランダムなノードにスケジュールされる
B) PodはPending状態のまま、条件に一致するノードが利用可能になるまで待機 ✓
C) Podは自動的に削除される
D) Podはエラーで失敗する

解説："required"は必須条件です。条件を満たすノードがないとPodはPendingのままです。"preferred"を使用すると、条件は優先されますが必須ではありません。

Q3：podAntiAffinityにtopologyKey: kubernetes.io/hostnameを使用する目的は？

A) Podを同じリージョンに配置する
B) 同じラベルを持つPodを異なるノードに分散配置する ✓
C) Podを特定のゾーンに制限する
D) Podを同じノードに集約する