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nodeSelector、nodeAffinity、podAffinity/podAntiAffinity。 Taints & Tolerations。手動排程與 CKA 考試的排程問題。

Kubernetes 排程機制 — nodeAffinity、Taints & Tolerations

1. nodeSelector

# 為節點新增標籤
kubectl label node worker1 disktype=ssd

# 在 Pod 中使用 nodeSelector
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: ssd-pod
spec:
  nodeSelector:
    disktype: ssd    # 排程到有 ssd 標籤的節點
  containers:
  - name: app
    image: nginx

2. Node Affinity

spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:  # 必要條件
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: disktype
            operator: In
            values: ["ssd", "nvme"]
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:  # 偏好條件
      - weight: 80
        preference:
          matchExpressions:
          - key: zone
            operator: In
            values: ["zone-a"]

類型	行為
required...IgnoredDuring...	沒有符合條件的節點時，Pod 維持 Pending
preferred...IgnoredDuring...	偏好但非必要，沒有符合的節點仍可排程到其他節點

3. Taints & Tolerations

# 為節點新增 Taint
kubectl taint nodes worker1 env=production:NoSchedule

# 只有具備 Toleration 的 Pod 才能排程
spec:
  tolerations:
  - key: "env"
    operator: "Equal"
    value: "production"
    effect: "NoSchedule"

# 移除 Taint（末尾加 "-"）
kubectl taint nodes worker1 env=production:NoSchedule-

Effect	行為
NoSchedule	不排程沒有 Toleration 的新 Pod
PreferNoSchedule	盡量避免排程，但沒有其他選擇時仍允許
NoExecute	現有的 Pod 如果沒有 Toleration 也會被驅逐

考試重點：Taints & Tolerations 和 Node Affinity 的差異：Taint 是節點端的「拒絕」，Affinity 是 Pod 端的「偏好」。兩者結合可以實現「特定 Pod 只在特定節點上運行」。

4. Pod Affinity / Anti-Affinity

spec:
  affinity:
    podAntiAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchLabels:
            app: web
        topologyKey: kubernetes.io/hostname  # 不放在同一節點

    podAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 100
        podAffinityTerm:
          labelSelector:
            matchLabels:
              app: cache
          topologyKey: kubernetes.io/hostname  # 跟 cache 放在同一節點

5. 速查表

任務	指令
新增節點標籤	`kubectl label node NODE key=value`
新增 Taint	`kubectl taint node NODE key=value:Effect`
移除 Taint	`kubectl taint node NODE key=value:Effect-`
查看節點標籤	`kubectl get nodes --show-labels`
查看 Pod 排程位置	`kubectl get pod -o wide`

6. 練習題

Q1：節點 worker1 有 Taint "gpu=true:NoSchedule"。沒有 Toleration 的新 Pod 會排程到這個節點嗎？

A) 會，Taint 會被忽略
B) 不會，Pod 會排程到其他節點或維持 Pending ✓
C) 會，但效能會降低
D) Taint 不影響新 Pod

解析：NoSchedule 的 Taint 會拒絕沒有對應 Toleration 的 Pod 排程。Pod 需要新增 Toleration 或排程到其他節點。

Q2：requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 的 nodeAffinity，如果沒有符合條件的節點，Pod 會怎樣？

A) 隨機排程到某個節點
B) Pod 維持 Pending 狀態，等待符合條件的節點可用 ✓
C) Pod 會自動被刪除
D) Pod 會因錯誤失敗

解析："required" 是必要條件。沒有符合的節點時 Pod 會維持 Pending。使用 "preferred" 則條件是偏好但非必要。

Q3：使用 podAntiAffinity 配合 topologyKey: kubernetes.io/hostname 的目的是？

A) 將 Pod 放在同一個區域
B) 將相同標籤的 Pod 分散到不同節點 ✓
C) 限制 Pod 到特定可用區
D) 將 Pod 集中到同一節點