1. 背景知识

在开始真正的案例讲解前，需要和你同步一下对一些名词和概念的共识。

• 业务组：多个有强关联的Pod 可以组成一个业务组
• 多副本：每个 Pod 可以由单独的 Pod 来定义，也可以由 Deployment 来定义，区别在于 Deployment 有定义多副本的能力，因此后面的案例都采用Deployment
• 域：也称为 zone，是定义在 Node 上的标签，K8S 内置三种域，分别是 kubernetes.io/hostname和 topology.kubernetes.io/region 和 topology.kubernetes.io/zone
• 容灾：真正的容灾需要在一个集群内有多个域，而这些域通常要是不同的物理区域（机房或者机架），但由于测试环境有限，以下只能使用 kubernetes.io/hostname 这个域来演示。
• 容灾类型：以下我的演示有两种容灾类型，分别是 业务组副本容灾 和 分散容灾，这些是我自己方便总结记忆而自定义的类型，不是专有名词。

2. 业务组副本容灾

多业务组副本容灾是在同一个域内，最多只能有一个业务组部署，这样能绝对安全的保证其中一个域故障后，服务不会受太大影响。

多业务组副本容灾需要满足如下几个要求：

1. 同一业务组内有多个 Pod（以两个 Pod 为例），必要放在同一 zone （假设以节点级的域为例）
2. 该业务组需要多个副本（假设是3个副本），副本要分别位于多个不同的 zone 内

拆解需求并提出对应解决方案：

1. 需要多副本：因此要使用 Deployment
2. 两个Pod：使用两个 Deployment
3. 副本要位于同的 zone：使用反亲和调度策略
4. 同业务组的Pod在同个zone：使用亲和调度策略

不管是反亲和调度还是亲和调度策略，其中最关键的是反亲和调度的单位，由于这里以节点域为例，因此 topologyKey 应该填写 kubernetes.io/hostname。

如下的 yaml 中，定义的是第一个 Pod 的内容，提取关键点

• replicas: 3：三副本
• app: store：给该 Pod 的每个副本都打上 app=store 标签，后面反亲和性调度需要使用
• podAntiAffinity：反亲和性调度，确保所有副本不会在同一个域（节点）中

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: redis-cache
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: store
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: store
    spec:
      affinity:
        podAntiAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - labelSelector:
              matchExpressions:
              - key: app
                operator: In
                values:
                - store
            topologyKey: "kubernetes.io/hostname"
      containers:
      - name: redis-server
        image: redis:3.2-alpine

第一个 Pod 已经保证了在不同的 zone 中了，那么对于第二个 Pod 它更严格，它需要满足

1. 在不同域中 –> 可以参考 第一个 Pod 的方案使用反亲和调度策略
2. 每个副本还要创建在已经有第一个 Pod 的域中 –> 可以使用亲和性调度策略

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web-server
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: web-store
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web-store
    spec:
      affinity:
        podAntiAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - labelSelector:
              matchExpressions:
              - key: app
                operator: In
                values:
                - web-store
            topologyKey: "kubernetes.io/hostname"
        podAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - labelSelector:
              matchExpressions:
              - key: app
                operator: In
                values:
                - store
            topologyKey: "kubernetes.io/hostname"
      containers:
      - name: web-app
        image: nginx:1.16-alpine

3. 分散容灾

同类型Pod分散容灾与多业务组副本容不同，由于域的数量大于业务组的副本数量，所以它允许在同一个域内有多个业务组。

为了实现因单台节点故障而带来影响最小化，可以借助 Kubernetes 1.16 引入的 Even Pod Spreading 特性让同类型的 Pod 均匀的分布的不同的域中。

而如果每个 Pod 也都有与之强关联的 Pod 需要部署在一个域中，可以再加入亲和性调度策略。

具体的步骤如下：

1. 先选择一个 Pod 使用 Even Pod Spreading 让他们尽量分散在不同的域中。
2. 再对另一个 Pod 使用亲和性调度与第一个 Pod 绑定在一起，但为了避免所有的 Pod 都集中在第一个 Pod 中的某个副本节点上，该 Pod 也应该使用 Even Pod Spreading 让他们尽量分散在不同的域中。

第一个 Pod

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: redis-cache
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: store
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: store
    spec:
      topologySpreadConstraints:
        - maxSkew: 1
          topologyKey: "kubernetes.io/hostname"
          whenUnsatisfiable: DoNotSchedule
          labelSelector: 
            matchLabels:
              app: store
      containers:
      - name: redis-server
        image: redis:3.2-alpine

第二个Pod

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web-server
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: web-store
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web-store
    spec:
      topologySpreadConstraints:
        - maxSkew: 1
          topologyKey: "kubernetes.io/hostname"
          whenUnsatisfiable: DoNotSchedule
          labelSelector: 
            matchLabels:
              app: web-store
        podAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - labelSelector:
              matchExpressions:
              - key: app
                operator: In
                values:
                - store
            topologyKey: "kubernetes.io/hostname"
      containers:
      - name: web-app
        image: nginx:1.16-alpine

4. 参考阅读

• 云原生高可用与容灾系列(一): Pod 打散调度