K8s新手系列之Label标签和Label选择器

概述

官网：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/overview/working-with-objects/labels/

在K8s中，Label（标签）是用于标识和组织集群资源（如Pod、Service、Deployment、Node等）的核心机制，其主要作用就是在各种资源上添加表示，用来对它们进行区分和选择。

Label的特点

一个Label会以key/value键值对的形式附加到各种对象上，如Node、Pod、Service等等
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，当然也可以在对象创建后动态添加或者删除

Label的定义规则

Key的定义规则

kubernetes.io/ 和 k8s.io/ 前缀是为 Kubernetes 核心组件保留的。
格式：[前缀/]名称
前缀（可选）：DNS子域格式（如 k8s.example.com/），不超过253字符。
名称：不超过63字符，允许字母、数字、-、_、.，且需以字母或数字开头和结尾

Value的定义规则

必须为 63 个字符或更少（可以为空）
除非标签值为空，必须以字母数字字符（[a-z0-9A-Z]）开头和结尾
包含破折号（-）、下划线（_）、点（.）和字母或数字

Label的操作

给资源添加Label

方式一：在资源清单中指定

可以在资源文件中的metadata.labels中指定标签。以定义Pod为例：

# 创建Pod
[root@master01 ~/label]# cat pod-label.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-label
  # 添加label标签，标签以key: value的形式定义
  labels:
    app: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx-container
    image: nginx
[root@master01 ~/label]# kubectl apply -f pod-label.yaml
pod/pod-label created

# 验证是否定义成功
[root@master01 ~/label]# kubectl get pod pod-label --show-labels
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
pod-label   1/1     Running   0          49s   app=nginx

方式二：直接在已存在的资源上添加Label

语法：

kubectl label pods <pod-name> <labelKey=value>

示例：在上述创建Pod中添加一个新的label

# 添加label
[root@master01 ~/label]# kubectl label pods pod-label env=dev
pod/pod-label labeled
# 验证是否添加成功
[root@master01 ~/label]# kubectl get pod pod-label --show-labels
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS
pod-label   1/1     Running   0          4m10s   app=nginx,env=dev

修改资源中指定的LabelValue

Label的Key无法进行修改，只能进行删除，或者添加一个新的Key，将原来的Key进行删除，形成修改的假象，这里我们主要讲解修改Label的Value

语法：

kubectl label pods <pod-name> <labelKey=value> --overwrite

示例：将上述Pod的env的value修改为prod

# 修改Label
[root@master01 ~/label]# kubectl label pods pod-label env=prod --overwrite
pod/pod-label labeled
# 验证是否修改成功
[root@master01 ~/label]# kubectl get pod pod-label --show-labels
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
pod-label   1/1     Running   0          12m   app=nginx,env=prod

查看资源中的Label

示例：

# 查看指定资源的Label
[root@master01 ~/label]# kubectl get pod --show-labels
NAME                READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
pod-label           1/1     Running   0          13m   app=nginx,env=prod
static-web-node02   1/1     Running   0          18m   role=myrole

# 查看指定资源的Label列
[root@master01 ~/label]# kubectl get pod -L env,app
NAME                READY   STATUS    RESTARTS   AGE   ENV    APP
pod-label           1/1     Running   0          13m   prod   nginx
static-web-node02   1/1     Running   0          18m

删除资源中的Label

语法：

# 注意，labelKey后有一个"-"减号
kubectl label pods <pod-name> <labelKey>-

示例：删除上述Pod中的env的label

# 删除Label
[root@master01 ~/label]# kubectl label pod pod-label env-
pod/pod-label unlabeled

# 验证是否删除成功
[root@master01 ~/label]# kubectl get pod pod-label --show-labels
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
pod-label   1/1     Running   0          18m   app=nginx

Label选择器

官网文档：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/overview/working-with-objects/labels/#label-selectors

在Kubernetes中，Label选择器（Label Selector）是用于根据标签（Label）筛选和操作资源的核心机制。
Kubernetes中支持两种类型的Label选择器

等式选择器

通过精确匹配标签的键和值来筛选资源，支持以下操作符：

=或者==：匹配key等于指定value的资源

# 选择所有包含 `env=prod` 标签的Pod
kubectl get pods -l env=prod

!=：匹配键值不等于指定值的资源

# 选择所有不包含 `tier=frontend` 标签的Pod
kubectl get pods -l tier!=frontend

集合选择器

通过集合操作符（如 in、notin、exists）灵活筛选资源，支持更复杂的条件。

in：指定key的value在指定的集合中

# 选择 `env` 是 `prod` 或 `staging` 的Pod
kubectl get pods -l "env in (prod, staging)"

notin: key的value不在指定集合中

kubectl get pods -l "env notin (frontend, backend)"

exists：key必须存在（不关心value）

# 选择存在env这个key的Pod
kubectl get pods -l "env,app"

doesnotexist：key必须不存在

# 选择不包含 `tier`、`test` 标签的Pod，
# 注意！！！这里需要使用单引号，使用双引号可能导致bash不解析
kubectl get pods -l '!tier,!test'

通过Label操作K8s的资源

通过Label查看指定的资源

语法：

kubectl get <resource-type> -l <label-operation> -n <namespace>

示例：

# 查看label为app=nginx的Pod
[root@master01 ~/label]# kubectl get pod -l "app=nginx"
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-label   1/1     Running   0          37m

# 查看calico-system名称空间下指定的Label存在的Pod
[root@master01 ~/label]# kubectl get po -l "app.kubernetes.io/name" -n calico-system
NAME                                       READY   STATUS    RESTARTS        AGE
calico-kube-controllers-585c6db9c7-9wm4p   1/1     Running   1 (6d22h ago)   6d23h
calico-node-64sq8                          1/1     Running   0               22h
calico-node-kgkmk                          1/1     Running   0               22h
calico-node-vn47d                          1/1     Running   0               22h
calico-typha-666d79c78b-65szp              1/1     Running   1 (6d22h ago)   6d23h
calico-typha-666d79c78b-n9mjq              1/1     Running   1 (6d22h ago)   6d23h
csi-node-driver-92w48                      2/2     Running   4 (6d22h ago)   6d23h
csi-node-driver-96tfv                      2/2     Running   2 (6d22h ago)   6d23h
csi-node-driver-wbf7v                      2/2     Running   2 (6d22h ago)   6d23h

通过Label删除资源

语法：

kubectl delete <resource-type> -l <label> -n <namespace>

示例：

# 通过label删除Pod
[root@master01 ~/label]# kubectl delete po -l "app=nginx"
pod "pod-label" deleted

# 验证是否删除成功
[root@master01 ~/label]# kubectl get po pod-label
Error from server (NotFound): pods "pod-label" not found

资源文件中使用选择器

示例：Deployment中使用

在Deployment中，spec.selector 用于选择目标Pod。常用 matchLabels 或 matchExpressions：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx   # 精确匹配标签 app=nginx
    matchExpressions:  # 集合选择器（可选）
      - {key: env, operator: In, values: [prod, staging]}
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
        env: prod
    # ... Pod配置

示例：Service中使用

Service通过 spec.selector 选择Pod：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  selector:
    app: nginx   # 选择所有包含 app=nginx 标签的Pod
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376

Label及Label选择器的使用场景

批量操作资源：通过标签选择器批量操作符合条件的资源
服务发现：Service通过选择器关联Pod，实现动态流量路由
多维度分组：按照业务、环境、层级等多维度管理资源
通过标签区分新旧版本Pod，逐步切换流量

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