k8s 标签和选择器

标签和选择器

标签（Label）是附加在Kubernetes对象上的一组名值对，其意图是按照对用户有意义的方式来标识Kubernetes对象，同时，又不对Kubernetes的核心逻辑产生影响。标签可以用来组织和选择一组Kubernetes对象。您可以在创建Kubernetes对象时为其添加标签，也可以在创建以后再为其添加标签。每个Kubernetes对象可以有多个标签，同一个对象的标签的 Key 必须唯一，例如：

metadata:
  labels:
    key1: value1
    key2: value2

为什么要使用标签

使用标签，用户可以按照自己期望的形式组织 Kubernetes 对象之间的结构，而无需对 Kubernetes 有任何修改。

应用程序的部署或者批处理程序的部署通常都是多维度的（例如，多个高可用分区、多个程序版本、多个微服务分层）。管理这些对象时，很多时候要针对某一个维度的条件做整体操作，例如，将某个版本的程序整体删除，这种情况下，如果用户能够事先规划好标签的使用，再通过标签进行选择，就会非常地便捷。

标签的例子有：

• release: stable、release: canary
• environment: dev、environment: qa、environment: production
• tier: frontend、tier: backend、tier: cache
• partition: customerA、partition: customerB
• track: daily、track: weekly

句法和字符集

标签是一组名值对（key/value pair）。标签的 key 可以有两个部分：可选的前缀和标签名，通过 / 分隔。

• 标签名：
  • 标签名部分是必须的
  • 不能多于 63 个字符
  • 必须由字母、数字开始和结尾
  • 可以包含字母、数字、减号-、下划线_、小数点.
• 标签前缀：
  • 标签前缀部分是可选的
  • 如果指定，必须是一个DNS的子域名，例如：k8s.eip.work
  • 不能多于 253 个字符
  • 使用 / 和标签名分隔

如果省略标签前缀，则标签的 key 将被认为是专属于用户的。Kubernetes的系统组件（例如，kube-scheduler、kube-controller-manager、kube-apiserver、kubectl 或其他第三方组件）向用户的Kubernetes对象添加标签时，必须指定一个前缀。

kubernetes.io/ 和 k8s.io/ 这两个前缀是 Kubernetes 核心组件预留的。Kuboard 使用 k8s.eip.work 这个前缀。

标签的 value 必须：

• 不能多于 63 个字符
• 可以为空字符串
• 如果不为空，则
  • 必须由字母、数字开始和结尾
  • 可以包含字母、数字、减号-、下划线_、小数点.

例如，下面的例子中的Pod包含两个标签 environment: production 和 app:nginx

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: label-demo
  labels:
    environment: production
    app: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.7.9
    ports:
    - containerPort: 80

标签选择器

通常来讲，会有多个Kubernetes对象包含相同的标签。通过使用标签选择器（label selector），用户/客户端可以选择一组对象。标签选择器（label selector）是 Kubernetes 中最主要的分类和筛选手段.

Kubernetes api server支持两种形式的标签选择器，equality-based 基于等式的 和 set-based 基于集合的。标签选择器可以包含多个条件，并使用逗号分隔，此时只有满足所有条件的 Kubernetes 对象才会被选中。

基于等式的选择方式

Equality- 或者 inequality-based 选择器可以使用标签的名和值来执行过滤选择。只有匹配所有条件的对象才被选中。可以使用三种操作符 =、==、!=。前两个操作符含义是一样的，都代表相等，后一个操作符代表不相等。例如：

# 选择了标签名为 `environment` 且 标签值为 `production` 的Kubernetes对象
environment = production
# 选择了标签名为 `tier` 且标签值不等于 `frontend` 的对象，以及不包含标签 `tier` 的对象
tier != frontend

也可以使用逗号分隔的两个等式 environment=production,tier!=frontend，此时将选中所有 environment 为 production 且 tier 不为 frontend 的对象。

以 Pod 的节点选择器 为例，下面的 Pod 可以被调度到包含标签 accelerator=nvidia-tesla-p100 的节点上：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: cuda-test
spec:
  containers:
    - name: cuda-test
      image: "k8s.gcr.io/cuda-vector-add:v0.1"
      resources:
        limits:
          nvidia.com/gpu: 1
  nodeSelector:
    accelerator: nvidia-tesla-p100

基于集合的选择方式

Set-based 标签选择器可以根据标签名的一组值进行筛选。支持的操作符有三种：in、notin、exists。例如：

# 选择所有的包含 `environment` 标签且值为 `production` 或 `qa` 的对象
environment in (production, qa)
# 选择所有的 `tier` 标签不为 `frontend` 和 `backend`的对象，或不含 `tier` 标签的对象
tier notin (frontend, backend)
# 选择所有包含 `partition` 标签的对象
partition
# 选择所有不包含 `partition` 标签的对象
!partition

可以组合多个选择器，用 , 分隔，, 相当于 AND 操作符。例如：

# 选择包含 `partition` 标签（不检查标签值）且 `environment` 不是 `qa` 的对象
partition,environment notin (qa)

API

查询条件

LIST 和 WATCH 操作时，可指定标签选择器作为查询条件，以筛选指定的对象集合。两种选择方式都可以使用，但是要符合 URL 编码，例如：

• 基于等式的选择方式： ?labelSelector=environment%3Dproduction,tier%3Dfrontend
• 基于集合的选择方式： ?labelSelector=environment+in+%28production%2Cqa%29%2Ctier+in+%28frontend%29

两种选择方式都可以在 kubectl 的 list 和 watch 命令中使用，例如：

• 使用基于等式的选择方式

kubectl get pods -l environment=production,tier=frontend

• 使用基于集合的选择方式

kubectl get pods -l ‘environment in (production),tier in (frontend)’

Kubernetes对象引用

Service
Service 中通过 spec.selector 字段来选择一组 Pod，并将服务请求转发到选中的 Pod 上。

在 yaml 或 json 文件中，标签选择器用一个 map 来定义，且支持基于等式的选择方式，例如：

"selector": {
  "component" : "redis",
}

selector:
  component: redis

有些对象支持基于集合的选择方式
Job、Deployment、ReplicaSet 和 DaemonSet 同时支持基于等式的选择方式和基于集合的选择方式。例如：

selector:
  matchLabels:
    component: redis
  matchExpressions:
    - {key: tier, operator: In, values: [cache]}
    - {key: environment, operator: NotIn, values: [dev]}