3. 节点亲和性（nodeAffinity）详解：requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 与 preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 配置与实战

节点亲和性（nodeAffinity）是 Kubernetes 调度器将 Pod 绑定到特定节点集合的核心策略。与简单的 nodeSelector 相比，nodeAffinity 提供了更丰富的匹配表达式（In、NotIn、Exists、DoesNotExist、Gt、Lt）以及软性（preferred）与硬性（required）两种调度语义。本章从配置语法、匹配逻辑、实战场景三个维度深入拆解两种亲和性模式。

3.1 两种调度语义对比

3.2 requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 配置与实战

硬性亲和性用于 Pod 必须运行在特定节点上的场景。例如：所有 AI 训练任务必须调度到带有 GPU 的节点上。

3.2.1 配置语法

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: gpu-training-pod
spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: accelerator
            operator: In
            values:
            - nvidia-tesla-v100
            - nvidia-a100
          - key: topology.kubernetes.io/zone
            operator: In
            values:
            - us-east-1a
  containers:
  - name: training
    image: tensorflow:2.12-gpu

3.2.2 匹配逻辑详解

• nodeSelectorTerms：多个 term 之间是 OR 关系，满足任意一个 term 即可。
• matchExpressions：同一个 term 内的多个表达式是 AND 关系，必须全部满足。
• 支持的运算符：In、NotIn、Exists、DoesNotExist、Gt、Lt。

3.3 preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 配置与实战

软性亲和性用于优化调度质量但不阻塞调度的场景。例如：优先将 Pod 调度到低负载节点，但如果所有低负载节点都已满，仍可调度到普通节点。

3.3.1 配置语法

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: web-frontend
spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 80
        preference:
          matchExpressions:
          - key: node-role.kubernetes.io/worker
            operator: In
            values:
            - "true"
      - weight: 20
        preference:
          matchExpressions:
          - key: topology.kubernetes.io/zone
            operator: In
            values:
            - us-west-2a
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.25

3.3.2 权重计算机制

调度器为每个候选节点计算亲和性总分：

节点总分 = Σ(满足的 preference.weight) / 节点上所有 preference 权重总和

• 权重范围：1-100，数值越大优先级越高。
• 如果节点满足某个 preference，则累加其 weight；不满足则加 0。
• 最终得分归一化后，调度器选择得分最高的节点。

3.4 节点亲和性调度流程

下图展示了调度器在处理 nodeAffinity 时的完整决策路径：

3.5 实战：多维度节点亲和性组合

在实际生产环境中，通常需要同时使用 required 和 preferred 来达到最佳调度效果。以下是一个电商平台的后端服务配置示例：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: order-service
spec:
  replicas: 5
  template:
    spec:
      affinity:
        nodeAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            nodeSelectorTerms:
            - matchExpressions:
              - key: node-type
                operator: In
                values:
                - compute
          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - weight: 70
            preference:
              matchExpressions:
              - key: topology.kubernetes.io/zone
                operator: In
                values:
                - us-east-1a
                - us-east-1b
          - weight: 30
            preference:
              matchExpressions:
              - key: disk-type
                operator: In
                values:
                - ssd
      containers:
      - name: order
        image: order-service:2.5

3.6 常见陷阱与最佳实践