3. 调度亲和性基础：Kubernetes 节点亲和性 (NodeAffinity) 与 Pod 亲和性 (PodAffinity) 的核心概念

在 Multus 多网卡场景中，Pod 不仅需要被调度到满足常规资源需求的节点上，还要求目标节点具备特定的网络接口（如 SR-IOV VF、DPDK 就绪状态或辅助网卡 VLAN 配置）。Kubernetes 调度亲和性机制正是实现这种“网络拓扑感知调度”的基石。本节将深入解析节点亲和性与 Pod 亲和性的核心概念、语法规则及在 Multus 环境下的典型应用。

3.1 节点亲和性 (NodeAffinity)：将 Pod 绑定到特定网络能力的节点

节点亲和性允许你根据节点上的标签（Labels）来约束 Pod 可以被调度到哪些节点上。它取代了早期的 nodeSelector，提供了更灵活、表达能力更强的匹配规则。

3.1.1 节点亲和性类型

3.1.2 节点亲和性语法与匹配器

节点亲和性通过 nodeSelectorTerms 和 matchExpressions 定义匹配逻辑。支持以下操作符：

• In：标签值在给定集合中。
• NotIn：标签值不在给定集合中。
• Exists：节点上存在该标签键（不关心值）。
• DoesNotExist：节点上不存在该标签键。
• Gt / Lt：标签值大于/小于给定数值（标签值需为数值字符串）。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: multus-pod-nodeaffinity
  annotations:
    k8s.v1.cni.cncf.io/networks: '[
      {"name": "sriov-net",
       "interface": "net1"}
    ]'
spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: "network.nic.type"
            operator: In
            values:
            - "mlx5"
            - "ice"
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 50
        preference:
          matchExpressions:
          - key: "network.bandwidth"
            operator: Gt
            values:
            - "10000"   # 单位 Mbps
  containers:
  - name: app
    image: busybox
    command: ["sleep", "3600"]

3.2 Pod 亲和性 (PodAffinity) 与反亲和性 (PodAntiAffinity)：控制 Pod 间的网络拓扑关系

Pod 亲和性/反亲和性根据节点上已运行 Pod 的标签来决定调度位置。这在 Multus 场景中至关重要，例如：将需要高速通信的两个 Pod 调度到同一台机器（亲和性），或将高网络负载的 Pod 分散到不同节点（反亲和性）。

3.2.1 核心概念与类型

与节点亲和性类似，Pod 亲和性也分为 requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution（硬性）和 preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution（软性）。

3.2.2 topologyKey：定义拓扑域

topologyKey 是 Pod 亲和性/反亲和性的核心参数，它指定了用于划分拓扑域的节点标签键。常见的 topologyKey 包括：

• kubernetes.io/hostname：节点级别（最严格）。
• topology.kubernetes.io/zone：可用区级别。
• topology.kubernetes.io/region：地域级别。
• 自定义标签，如 network.rack.id：机架级别。

3.2.3 Pod 反亲和性示例：分散 SR-IOV Pod

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: sriov-workload
spec:
  replicas: 4
  selector:
    matchLabels:
      app: sriov-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: sriov-app
      annotations:
        k8s.v1.cni.cncf.io/networks: sriov-net
    spec:
      affinity:
        podAntiAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - labelSelector:
              matchExpressions:
              - key: "app"
                operator: In
                values:
                - "sriov-app"
            topologyKey: "kubernetes.io/hostname"
      containers:
      - name: dpdk-worker
        image: dpdk-app:latest

上述配置确保每个节点上最多运行一个 sriov-workload Pod，从而避免单节点 SR-IOV VF 数量不足或 PCIe 带宽争抢。

3.3 节点亲和性与 Pod 亲和性的协同：构建网络拓扑感知调度

在 Multus 环境中，通常需要组合使用两种亲和性来满足复杂的网络需求。下面的 SVG 图展示了这种协同调度策略。

3.4 调度亲和性在 Multus 故障排查中的价值

当 Multus 网络出现异常时，调度亲和性配置往往是排查的起点：

• Pod 一直 Pending：检查 requiredDuringScheduling 的节点亲和性是否过于严格，导致没有节点满足网络标签条件。
• Pod 启动后网络不通：确认 Pod 是否被调度到了不具备对应 Multus 网络附加定义（NAD）所需底层网卡的节点上。
• SR-IOV VF 分配失败：检查 Pod 反亲和性是否有效，避免多个 Pod 争抢同一节点的 VF 资源。
• 网络性能不达标：验证 preferredDuringScheduling 的权重设置是否合理，确保高带宽 Pod 优先调度到高速网卡节点。