Kubernetes的污点(Taint)和容忍(Tolerations)

Posted 2022-04-12 Richard_Chiang

Kubernetes的污点(Taint)和容忍(Tolerations)

污点(Taint)

概念

1. 节点亲和性，是Pod的一种属性（偏好或硬性要求），它使Pod被吸引到一类特定的节点。Taint 则相反，它使节点能够排斥一类特定的 Pod。
2. Taint 和 Toleration 相互配合，可以用来避免Pod被分配到不合适的节点上。每个节点上都可以应用一个或多个 taint，这表示对于那些不能容忍这些 taint 的 Pod，是不会被该节点接受的。如果将 toleration 应用于 Pod 上，则表示这些 Pod可以（但不一定）被调度到具有匹配 taint 的节点上。
3. 使用 kubectl taint 命令可以给某个 Node 节点设置污点，Node 被设置上污点之后就和 Pod 之间存在了一种相斥的关系，可以让 Node 拒绝 Pod 的调度执行，甚至将 Node 已经存在的 Pod 驱逐出去。

污点的组成格式如下

key=value:effect

• 每个污点有一个 key 和 value 作为污点的标签，其中 value 可以为空，effect 描述污点的作用。

taint effect 支持如下三个选项

• NoSchedule：表示 k8s 将不会将 Pod 调度到具有该污点的 Node 上
• PreferNoSchedule：表示 k8s 将尽量避免将 Pod 调度到具有该污点的 Node 上
• NoExecute：表示 k8s 将不会将 Pod 调度到具有该污点的 Node 上，同时会将 Node 上已经存在的 Pod 驱逐出去

master设置污点

master 就是因为有 NoSchedule 污点，k8s 才不会将 Pod 调度到 master 节点上
kubectl describe node master01

node上设置污点

#设置污点
kubectl taint nodes node01 key1=value1:NoSchedule

#节点说明中，查找Taints字段
kubectl describe node node01

去除污点

#去除污点
kubectl taint nodes node01 key1:NoSchedule-

#节点说明中，查找Taints字段
kubectl describe node node01

污点实例测试

#先创建两个pod资源分别在两个node节点上
kubectl get pods -o wide

#在node02上创建污点
kubectl taint nodes node02 check=mycheck:NoExecute

kubectl get pods -o wide
#查看 Pod 状态，会发现 node02 上的 Pod 已经被全部驱逐（注：如果是 Deployment 或者 StatefulSet 资源类型，为了维持副本数量则会在别的 Node 上再创建新的 Pod）

容忍(Tolerations)

设置了污点的 Node 将根据 taint 的 effect:NoSchedule、PreferNoSchedule、NoExecute 和 Pod 之间产生互斥的关系，Pod 将在一定程度上不会被调度到 Node 上。

但我们可以在Pod上设置容忍（Tolerations），意思是设置了容忍的 Pod 将可以容忍污点的存在，可以被调度到存在污点的 Node 上。
kubectl taint nodes node01 check=mycheck:NoExecute
在两个 Node 上都设置了污点后，此时 Pod 将无法创建成功
kubectl get pods -o wide

vim pod3.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx2
  labels:
    app: nginx2
spec:
  containers:

  - name: with-node-affinity
    image: nginx
    tolerations:
  - key: "check"
    operator: "Equal"
    value: "mycheck"
    effect: "NoExecute"
    tolerationSeconds: 3600

#其中的 key、vaule、effect 都要与 Node 上设置的 taint 保持一致
#operator 的值为 Exists 将会忽略 value 值，即存在即可
#tolerationSeconds 用于描述当 Pod 需要被驱逐时可以在 Pod 上继续保留运行的时间
kubectl apply -f pod3.yaml
在设置了容忍之后，Pod 创建成功
kubectl get pods -o wide

其它注意事项

（1）当不指定 key 值时，表示容忍所有的污点 key

 tolerations:
  - operator: "Exists"

（2）当不指定 effect 值时，表示容忍所有的污点作用

 tolerations:
  - key: "key"
  operator: "Exists"

（3）有多个 Master 存在时，防止资源浪费，可以如下设置

kubectl taint nodes Master-Name node-role.kubernetes.io/master=:PreferNoSchedule

如果某个 Node 更新升级系统组件，为了防止业务长时间中断，可以先在该 Node 设置 NoExecute 污点，把该 Node 上的 Pod 都驱逐出去

kubectl taint nodes node01 check=mycheck:NoExecute

此时如果别的 Node 资源不够用，可临时给 Master 设置 PreferNoSchedule 污点，让 Pod 可在 Master 上临时创建

kubectl taint nodes master node-role.kubernetes.io/master=:PreferNoSchedule

待所有 Node 的更新操作都完成后，再去除污点

kubectl taint nodes node01 check=mycheck:NoExecute-

Pod启动阶段（相位phase）

Pod启动过程

Pod 创建完之后，一直到持久运行起来，中间有很多步骤，也就有很多出错的可能，因此会有很多不同的状态。
一般来说，pod 这个过程包含以下几个步骤：

1. 调度到某台 node 上。kubernetes 根据一定的优先级算法选择一台 node 节点将其作为 Pod 运行的 node
2. 拉取镜像
3. 挂载存储配置等
4. 运行起来。如果有健康检查，会根据检查的结果来设置其状态。

phase的状态

• Pending：表示APIServer创建了Pod资源对象并已经存入了etcd中，但是它并未被调度完成（比如还没有调度到某台node上），或者仍然处于从仓库下载镜像的过程中。
• Running：Pod已经被调度到某节点之上，并且Pod中所有容器都已经被kubelet创建。至少有一个容器正在运行，或者正处于启动或者重启状态（也就是说Running状态下的Pod不一定能被正常访问，需要reading状态）。
• Succeeded：有些pod不是长久运行的，比如job、cronjob，一段时间后Pod中的所有容器都被成功终止，并且不会再重启。需要反馈任务执行的结果。
• Failed：Pod中的所有容器都已终止了，并且至少有一个容器是因为失败终止。也就是说，容器以非0状态退出或者被系统终止，比如 command 写的有问题。
• Unknown：因为某些原因无法取得 Pod 的状态，通常是因为与 Pod 所在主机通信失败。

故障排除步骤

查看Pod事件

kubectl describe TYPE NAME_PREFIX 

查看Pod日志（Failed状态下）

kubectl logs <POD_NAME> [-c Container_NAME]

进入Pod（状态为running，但是服务没有提供）

kubectl exec –it <POD_NAME> bash

查看集群信息

kubectl get nodes

发现集群状态正常

kubectl cluster-info

查看kubelet日志发现

journalctl -xefu kubelet

对节点执行维护操作

• 将 Node 标记为不可调度的状态

kubectl get nodes
#将Node标记为不可调度的状态，这样就不会让新创建的Pod在此Node上运行

kubectl cordon <NODE_NAME>    #该node将会变为SchedulingDisabled状态

kubectl cordon node01

kubectl get nodes

• 用drain删除pod数据

#kubectl drain可以让Node节点开始释放所有pod，并且不接收新的pod进程。drain本意排水，意思是将出问题的Node下的Pod转移到其它Node下运行

kubectl drain <NODE_NAME> --ignore-daemonsets --delete-local-data --force

==================================================
--ignore-daemonsets：无视 DaemonSet 管理下的 Pod。
--delete-local-data：如果有 mount local volume 的 pod，会强制杀掉该 pod。
--force：强制释放不是控制器管理的 Pod，例如 kube-proxy。

注：执行 drain 命令，会自动做了两件事情：
（1）设定此 node 为不可调度状态（cordon）
（2）evict（驱逐）了 Pod

• 将Node标记为可调度的状态

#kubectl uncordon将Node标记为可调度的状态
kubectl uncordon <NODE_NAME>

kubectl uncordon node01

kubectl get nodes