kubernetes Lable（标签）

Label是Kubernetes系统中另外一个核心概念。一个Label是一个key=value的键值对，其中key与vaue由用户自己指定。Label可以附加到各种资源对象上，例如Node、Pod、Service、RC等，一个资源对象可以定义任意数量的Label，同一个Label也可以被添加到任意数量的资源对象上去，Label通常在资源对象定义时确定，也可以在对象创建后动态添加或者删除。

我们可以通过指定的资源对象捆绑一个或多个不同的Label来实现多维度的资源分组管理功能，以便于灵活、方便地进行资源分配、调度、配置、部署等管理工作。例如：部署不同版本的应用到不同的环境中；或者监控和分析应用（日志记录、监控、告警）等。一些常用等label示例如下。

• 版本标签："release" : "stable" , "release" : "canary"...
• 环境标签："environment" : "dev" , "environment" : "production"
• 架构标签："tier" : "frontend" , "tier" : "backend" , "tier" : "middleware"
• 分区标签："partition" : "customerA" , "partition" : "customerB"...
• 质量管控标签："track" : "daily" , "track" : "weekly"

Label相当于我们熟悉的“标签”，給某个资源对象定义一个Label，就相当于給它打了一个标签，随后可以通过Label Selector（标签选择器）查询和筛选拥有某些Label的资源对象，Kubernetes通过这种方式实现了类似SQL的简单又通用的对象查询机制。

Label Selector可以被类比为SQL语句中的where查询条件，例如，name=redis-slave这个label Selector作用于Pod时，可以被类比为select * from pod where pod's name = 'redis-slave'这样的语句。当前有两种Label Selector的表达式：基于等式的（Equality-based）和基于集合的（Set-based），前者采用“等式类”的表达式匹配标签，下面是一些具体的例子。

• name=redis-slave：匹配所有具有标签name=redis-slave的资源对象。
• env != production：匹配所有不具有标签env=production的资源对象，比如env=test就满足此条件的标签之一。
• name in (redis-master, redis-slave)：匹配所有具有标签name=redis-master或者name=redis-slave的资源对象。
• name not in (php-frontend)：匹配所有不具有标签name=php-frontend的资源对象。

可以通过多个Label Selector表达式的组合实现复杂的条件，多个表达式之间用“,”进行分隔即可，几个条件之间是“AND”的关系，即同时满足多个条件，比如下面的例子：

name=redis-slave,env!=production
name notin (php-fronted),env!=production

以myweb Pod为例，Label定义在其metadata中：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myweb
  labels:
      app: myweb

管理对象RC和Service在spec中定义Selector与Pod进行关联：

apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: myweb
spec:
  replicas: 1
  selector:
    app: myweb
  template:
  ...略...

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myweb
spec:
  selector:
    app: myweb
  ports:
  - port: 8080

新出现的管理对象如Deploment、ReplicaSet、DaemonSet和Job则可以在Selector中使用基于集合的筛选条件定义，例如：

selector:
  matchLabels:
    app: myweb
  matchExpressions:
    - {key: tier, operator: In, values: [frontend]}
    - {key: environment, operator: NorIn, values: [dev]}

matchLabels用于定义一组Label，与直接写在Selector中作用相同：matchExpression用于定义一组基于集合的筛选条件，可用的条件运算符包括：In、NotIn、Exists和DoesNotExist。

如果同时设置了matchLabels和matchExpression，则两组条件为“AND”关系，即所有条件需要满足才能完成Selector的筛选。

Label Selector在Kubernetes中重要的使用场景有以下几处：

• kube-controller进程通过资源对象RC上定义都Label Selector来筛选要监控的Pod副本的数量，从而实现Pod副本的数量始终符合预期设定。

• kube-proxy进程通过Service的Label Selector来选择对应的Pod，自动建立起每个Service到对应Pod的请求转发路由表，从而实现Service的智能负载均衡机制。

• 通过对某些Node定义特定的Label，并且在Pod定义文件中使用NodeSelector这种标签调度策略，kube-scheduler进程可以实现Pod“定向调度”的特性。

在前面的例子中，我们只使用了一个name=XXX的Label Selector。让我们看一个更复杂的例子。假设为Pod定义了Label: release、env和role，不同的Pod定义了不同的Label值，如图所示，如果我们设置了 “role=frontend” 的 Label Selector，则会选取到 Node 1 和 Node 2 上到Pod。

而设置“release=beta”的Label Selector，则会选取到Node 2和Node 3上的Pod，如图所示。

总结：使用Label可以給对象创建多组标签，Label和Label Selector共同构成了Kubernetes系统中最核心的应用模型，使得被管理对象能够被精细地分组管理，同时实现了整个集群的高可用性。