K8S群集调度二

一、污点(Taint) 和容忍(Tolerations)

1.1、污点(Taint)

设置在node上是对pod的一种作用

节点的亲和性，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

而Taint 则相反，它使节点能够排斥一类特定的 Pod

每个节点上都可以应用一个或多个 Taint ，pod如果不能接受Taint，节点会把此pod按规则处理。

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。

1.1.1、Taint三种类型

Taint 的effect字段支持如下三个选项：

NoSchedule：表示 k8s 将不会将 Pod 调度到具有该污点的 Node 上（禁止）
PreferNoSchedule：表示 k8s 将尽量避免将 Pod 调度到具有该污点的 Node 上（劝阻）
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（驱逐）

1.1.2、探究为什么master为何不成为node使用pod

查看我们有哪些节点

kubectl get nodes

查看我们master的详细信息

kubectl describe nodes master01

注意到master 就是因为有 NoSchedule 字段污点，k8s 才不会将 Pod 调度到 master 节点上

1.1.3、污点的操作

①、添加污点

我们设置node01的一个污点

kubectl taint node01 key1=value1:NoSchedule

详细中，查找 Taints 字段

kubectl describe nodes node01

②、去除污点

kubectl taint node node01 key1:NoSchedule-

③、测试NoExecute的驱除功能
kubectl get pods -o wide

kubectl taint node node02 check=mycheck:NoExecute

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）
kubectl get pods -o wide|grep myapp

1.2、容忍(Tolerations)

污点是表示node无法接受某一类的pod，但是我们特定的可能还是要容忍极个别的pod

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。

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。

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。

1.2.1、探究节点都有污点怎么办

再次在节点上设置污点，驱逐型（上面设置过node2了）

kubectl taint nodes node01 check=mychek:NoExecute

设置一个pod

vim pod3.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp01
  labels:
    app: myapp01
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: soscscs/myapp:v1

kubectl apply -f pod3.yaml

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|grep myapp01

1.2.2、设置容忍时间尝试解决

vim pod3.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp01
  labels:
    app: myapp01
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: soscscs/myapp:v1
  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 Node 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

1.2.3、其它注意事项

（1）当不指定 key 值时，表示容忍所有的污点 key，这意味着 Pod 将忽略污点的 key，只要节点上有污点存在，Pod 就能容忍。
tolerations:
- operator: "Exists"

（2）当不指定 effect 值（类型）时，表示容忍所有的污点作用
tolerations:
- key: "key"
operator: "Exists"

（3）一些案例

有多个 Master 存在时，防止资源浪费，可以如下设置

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，就是设置容忍，把master也利用起来

kubectl taint node 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 node node01 check=mycheck:NoExecute

待所有 Node 的更新操作都完成后，再去除污点

kubectl taint node node01 check=mycheck:NoExecute-

记得检查一下

$kubectl describe node node-name |grep Taint

二、维护操作

①、cordon（标记节点不可调度）

定义：cordon 是一个节点维护操作，用于阻止新的 Pods 被调度到该节点上。
作用：当一个节点被标记为 cordon 时，已经在该节点上运行的 Pods 不会被驱逐（evicted），但新的 Pods 不会被调度到这个节点。这个操作通常用于节点的维护或升级，确保在维护期间不会有新的工作负载被分配到该节点上。
命令：

kubectl cordon <节点名>

标记节点为不可调度状态。例如，kubectl cordon node1 会将 node1 标记为不可调度。

状态检查：可以通过 kubectl get nodes 命令查看节点的状态，被 cordon 的节点其 STATUS 字段会新增 SchedulingDisabled 标识。

②、drain（驱逐节点上的 Pods）

定义：drain 操作会驱逐节点上的所有 Pods，即将它们从节点上全部移除并重新调度到其他可用的节点上。
作用：在执行 drain 操作时，可以确保在驱逐 Pods 期间不会有新的 Pods 被调度到这个节点上。这通常用于节点的维护、升级或退役前的准备工作。
选项：在执行 drain 操作时，可以指定一些选项，如忽略 DaemonSets 管理的 Pods（因为这些 Pods 通常具有特定的调度和运行规则），或者强制驱逐即使Pods 有对应的容忍度（tolerations）。
命令：

kubectl drain <节点名> [选项]

使用命令来驱逐节点上的 Pods。

例如，kubectl drain node1 --ignore-daemonsets=true --force 会驱逐 node1 上的所有非 DaemonSet Pods，并强制驱逐具有容忍度的 Pods。

状态变化：在执行 drain 操作之前，Kubernetes 会先将节点设置为不可调度状态（类似于 cordon 操作），以确保在驱逐 Pods 期间不会有新的 Pods 被调度到这个节点上。然后，它会逐个驱逐节点上的 Pods，并将它们重新调度到其他可用的节点上。

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

③、kubectl uncordon 将 Node 标记为可调度的状态

kubectl uncordon <NODE_NAME>

Pod启动阶段（相位 phase）

“相位（phase）”是用来描述Pod在其生命周期中所处的当前状态或阶段的一个概念

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 的可能状态有：

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）。
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：表示无法读取 Pod 状态，通常是 kube-controller-manager 无法与 Pod 通信。