《Kubernetes知识篇：Kubernetes之pod污点和容忍度》

2023-11-09 16:30
文章标签 kubernetes 知识 pod 污点 容忍度

本文主要是介绍《Kubernetes知识篇：Kubernetes之pod污点和容忍度》，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

总结：整理不易，如果对你有帮助，可否点赞关注一下？

更多详细内容请参考：企业级K8s集群运维实战

一、简介

Kubernetes官方文档：污点和容忍度
kubernetes污点和容忍度测试用例

Taint（污点)，它使节点能够排斥一类特定的 Pod。
容忍度（Tolerations）是应用于 Pod 上的，允许（但并不要求）Pod 调度到带有与之匹配的污点的节点上。
污点和容忍度（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污点，这表示对于那些不能容忍这些污点的 Pod，是不会被该节点接受的。

二、pod对象的排斥等级

NoSchedule
如果新创建pod没有设置容忍度的话，那么该pod不会被调度，但是不会影响之前已经调度的pod。

NoExecute
既影响调度过程，又影响现存的pod，如果已经存在的pod不能容忍节点后来加的污点，这个pod就会被驱逐。

PreferNoSchedule
尽量避免将Pod调度到具有污点的节点上，如果集群中有没有污点的节点则优先调度到干净节点，如果所有工作节点都被打上污点，则也可以正常调度到这些有污点的工作节点上。

如下图所示：
在这里插入图片描述

三、污点且无容忍度

问题一：为什么master节点的污点排斥等级为Noschedule，却有pod可以被调度呢？
在这里插入图片描述
原因：因为这些可以被调度的pod都设置了容忍度NoExecute，而NoExecute排斥等级高于Noschedule，可以向下包容的，所以可以被调度。如下所示：
在这里插入图片描述

3.1、污点之排斥等级NoSchedule

1、k8s集群worker节点默认是没有污点的，如下图所示：
在这里插入图片描述
2、使用命令kubectl taint给节点k8s-worker-16增加一个污点，如下图所示：

[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl taint node k8s-worker-16 deploy=nginx:NoSchedule
node/k8s-worker-16 tainted
[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl describe nodes k8s-worker-16 | grep Taints
Taints:             deploy=nginx:NoSchedule

在这里插入图片描述
若要移除上述命令所添加的污点，你可以执行：

#移除污点
kubectl taint node k8s-worker-16 deploy=nginx:NoSchedule-

3、创建Deployment，观察pod调度情况，如下所示：

vim taintNoSchedule.yaml
apiVersion: apps/v1      #apiVersion是当前配置格式的版本
kind: Deployment         #kind是要创建的资源类型，这里是Deploymnet
metadata:                #metadata是该资源的元数据，name是必须的元数据项name: nginx-deploymentlabels:app: nginx
spec:                   #spec部分是该Deployment的规则说明replicas: 3           #relicas指定副本数量，默认为1selector:matchLabels:app: nginxtemplate:             #template定义Pod的模板，这是配置的重要部分metadata:           #metadata定义Pod的元数据，至少要顶一个label，label的key和value可以任意指定labels:app: nginxspec:               #spec描述的是Pod的规则，此部分定义pod中每一个容器的属性，name和image是必需的containers:- name: nginximage: nginximagePullPolicy: IfNotPresentports:- containerPort: 80

如下图所示：
在这里插入图片描述
结论：由于k8s-worker-16节点有污点，且没有配置pod容忍度，所以pod无法被调度到k8s-worker-16节点，而当前k8s集群工作节点只有k8s-worker-16和k8s-worker-21，所以pod全部被调度到另外一台工作节点，即k8s-worker-21节点上。

4、使用命令kubectl taint给节点k8s-worker-21增加一个污点，如下图所示：

[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl taint node k8s-worker-21 deploy=nginx:NoSchedule
node/k8s-worker-16 tainted
[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl describe nodes k8s-worker-21 | grep Taints
Taints:             deploy=nginx:NoSchedule

5、创建Deployment，观察pod调度情况

[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl delete -f taintNoSchedule.yaml 
deployment.apps "nginx-deployment" deleted
[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl apply -f taintNoSchedule.yaml 
deployment.apps/nginx-deployment created
[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl get pods -o wide
NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP       NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-deployment-845d4d9dff-4hp4h   0/1     Pending   0          5s    <none>   <none>   <none>           <none>
nginx-deployment-845d4d9dff-6shr8   0/1     Pending   0          5s    <none>   <none>   <none>           <none>
nginx-deployment-845d4d9dff-fxk2s   0/1     Pending   0          5s    <none>   <none>   <none>           <none>

如下所示：
在这里插入图片描述
结论：由于k8s-worker-16节点和k8s-worker-21节点都被打上污点，且没有配置pod容忍度，所以新创建的pod无法被调度到这两个节点，而当前k8s集群工作节点只有k8s-worker-16和k8s-worker-21，无其他工作节点，所以新创建的pod无法调度到合适的节点，pod会一直处于Pending状态。

6、k8s-worker-21移除污点

[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl taint node k8s-worker-21 deploy=nginx:NoSchedule-
node/k8s-worker-21 untainted
[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl describe node k8s-worker-21 | grep Taints 
Taints:             <none>

7、创建Deployment，观察pod调度情况
在这里插入图片描述
结论：k8s-worker-21移除污点，重新创建pod，则该pod可以正常调度到k8s-worker-21节点上。

3.2、污点之排斥等级NoExecute

1、k8s集群worker节点默认是没有污点的，如下图所示：
在这里插入图片描述
2、使用命令kubectl taint给节点k8s-worker-21增加一个污点，排斥等级为NoExecute，如下图所示：

[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl taint node k8s-worker-21 deploy=nginx:NoExecute
node/k8s-worker-21 tainted
[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl describe nodes k8s-worker-21 | grep Taints
Taints:             deploy=nginx:NoExecute

若要移除上述命令所添加的污点，你可以执行：

#移除污点
kubectl taint node k8s-worker-21 deploy=nginx:NoExecute-

3、创建Deployment，观察pod调度情况，如下所示：

vim taintNoSchedule.yaml
apiVersion: apps/v1      #apiVersion是当前配置格式的版本
kind: Deployment         #kind是要创建的资源类型，这里是Deploymnet
metadata:                #metadata是该资源的元数据，name是必须的元数据项name: nginx-deploymentlabels:app: nginx
spec:                   #spec部分是该Deployment的规则说明replicas: 3           #relicas指定副本数量，默认为1selector:matchLabels:app: nginxtemplate:             #template定义Pod的模板，这是配置的重要部分metadata:           #metadata定义Pod的元数据，至少要顶一个label，label的key和value可以任意指定labels:app: nginxspec:               #spec描述的是Pod的规则，此部分定义pod中每一个容器的属性，name和image是必需的containers:- name: nginximage: nginximagePullPolicy: IfNotPresentports:- containerPort: 80

如下图所示：
在这里插入图片描述
结论：k8s-worker-21工作节点被打上污点，排斥等级为NoExecute，且没有配置pod容忍度的话，会自动删除该节点上已经存在的pod。

3.3、污点之排斥等级PreferNoSchedule

1、k8s集群worker节点默认是没有污点的，如下图所示：
在这里插入图片描述
2、使用命令kubectl taint给节点k8s-worker-21增加一个污点，排斥等级为NoExecute，如下图所示：

[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl taint node k8s-worker-21 deploy=nginx:PreferNoSchedule
node/k8s-worker-21 tainted
[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl describe nodes k8s-worker-21 | grep Taints
Taints:             deploy=nginx:PreferNoSchedule

若要移除上述命令所添加的污点，你可以执行：

#移除污点
kubectl taint node k8s-worker-21 deploy=nginx:PreferNoSchedule-

3、创建Deployment，观察pod调度情况，如下所示：

vim taintNoSchedule.yaml
apiVersion: apps/v1      #apiVersion是当前配置格式的版本
kind: Deployment         #kind是要创建的资源类型，这里是Deploymnet
metadata:                #metadata是该资源的元数据，name是必须的元数据项name: nginx-deploymentlabels:app: nginx
spec:                   #spec部分是该Deployment的规则说明replicas: 8           #relicas指定副本数量，默认为1selector:matchLabels:app: nginxtemplate:             #template定义Pod的模板，这是配置的重要部分metadata:           #metadata定义Pod的元数据，至少要顶一个label，label的key和value可以任意指定labels:app: nginxspec:               #spec描述的是Pod的规则，此部分定义pod中每一个容器的属性，name和image是必需的containers:- name: nginximage: nginximagePullPolicy: IfNotPresentports:- containerPort: 80

如下图所示：
在这里插入图片描述
结论：k8s-worker-16和k8s-worker-21工作节点被打上污点，排斥等级为PreferNoSchedule，且没有配置pod容忍度的话，经观察pod可以正常调度到k8s-worker-16和k8s-worker-21工作节点上。

四、污点且有容忍度

设置了污点的node要根据taint的effect: Noscedule、PreferNoSchedule、NoExecute 和 Pod 之间产生互斥的关系，pod将在一定程度上不会调度到该node上，但我们可以在pod上设置容忍（toleration），意思是设置了容忍的pod可以将容忍污点的存在，可以被调度到存在污点的node上。

tolerations:
- key: "key1"operator: "Equal"value: "Value"effect: "NoSchedule"tolerationSeconds: 3600
- key: "key1"operator: "Equal"value: "Value"effect: "NoExecute"
- key: "key2"operator: "Exists"effect: "NoSchedule"

其中 key ，value， effect 要与 Node 上设置的 taint 保持一致，operator 的值为 Exists 将会忽略 value 值，tolerationsSeconds 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。

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key为app的所有排斥等级

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

3、当有多个Master存在时，为防止资源浪费，可以如下设置

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

容忍度属性字段参数详解，如下图所示：
在这里插入图片描述

4.1、容忍度NoSchedule之通配

1、k8s集群worker节点默认是没有污点的，如下图所示：
在这里插入图片描述
2、使用命令kubectl taint给节点k8s-worker-16和k8s-worker-21增加污点，如下图所示：

[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl taint node k8s-worker-16 deploy=nginx:NoSchedule
node/k8s-worker-16 tainted
[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl taint node k8s-worker-21 deploy=nginx:NoSchedule
node/k8s-worker-21 tainted
[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl describe nodes k8s-worker-16 | grep Taints
Taints:             deploy=nginx:NoSchedule
[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl describe nodes k8s-worker-21 | grep Taints
Taints:             deploy=nginx:NoSchedule

若要移除上述命令所添加的污点，你可以执行：

#移除污点
kubectl taint node k8s-worker-16 deploy=nginx:NoSchedule-
kubectl taint node k8s-worker-21 deploy=nginx:NoSchedule-

3、创建Deployment，观察pod调度情况，如下所示：

vim tolerations-1.yamlapiVersion: apps/v1      #apiVersion是当前配置格式的版本
kind: Deployment         #kind是要创建的资源类型，这里是Deploymnet
metadata:                #metadata是该资源的元数据，name是必须的元数据项name: nginx-deploymentlabels:app: nginx
spec:                   #spec部分是该Deployment的规则说明replicas: 8           #relicas指定副本数量，默认为1selector:matchLabels:app: nginxtemplate:             #template定义Pod的模板，这是配置的重要部分metadata:           #metadata定义Pod的元数据，至少要顶一个label，label的key和value可以任意指定labels:app: nginxspec:               #spec描述的是Pod的规则，此部分定义pod中每一个容器的属性，name和image是必需的containers:- name: nginximage: nginximagePullPolicy: IfNotPresentports:- containerPort: 80tolerations: #容忍度属性- key: "deploy"  #label标签名称,对等于app: nginx中左边的appoperator: "Exists"  #表示等值关系,只要对应的键是存在的,exists,其值被自动定义成通配符value: ""  #label标签名称,对等于app: nginx中有右边的nginx,为空的话表示比配nginx="任意值",可以是app: nginx1或app: nginx2等effect: "" #effect表示要匹配的排斥等级,NoSchedule、NoExecute、PreferNoSchedule,空意味着匹配所有的排斥等级

如下图所示：
在这里插入图片描述
结论：k8s-worker-16节点和k8s-worker-21节点都被打上污点，排斥等级为NoExecute，yaml文件中定义的tolerations属性，operator等值关系为Exists，其值被自动定义成通配符value和effect对应的值为空，表示匹配value和effect值为任意值，即被打上污点的节点key对应的值为deploy，value的值为任意值，effect排斥等级为NoSchedule或NoExcuete或PreferNoschedule均可被容忍，即可正常调度到该节点。

4.2、容忍度NoExecute完全匹配

1、k8s集群worker节点默认是没有污点的，如下图所示：
在这里插入图片描述
2、使用命令kubectl taint给节点k8s-worker-16和k8s-worker-21增加污点，如下图所示：

[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl taint node k8s-worker-16 deploy=nginx:NoExecute
node/k8s-worker-16 tainted
[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl taint node k8s-worker-21 deploy=nginx:NoExecute
node/k8s-worker-21 tainted
[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl describe nodes k8s-worker-16 | grep Taints
Taints:             deploy=nginx:NoExecute
[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl describe nodes k8s-worker-21 | grep Taints
Taints:             deploy=nginx:NoExecute

若要移除上述命令所添加的污点，你可以执行：

#移除污点
kubectl taint node k8s-worker-16 deploy=nginx:NoExecute-
kubectl taint node k8s-worker-21 deploy=nginx:NoExecute-

3、创建Deployment，观察pod调度情况，如下所示：

vim tolerations-2.yamlapiVersion: apps/v1      #apiVersion是当前配置格式的版本
kind: Deployment         #kind是要创建的资源类型，这里是Deploymnet
metadata:                #metadata是该资源的元数据，name是必须的元数据项name: nginx-deploymentlabels:app: nginx
spec:                   #spec部分是该Deployment的规则说明replicas: 8           #relicas指定副本数量，默认为1selector:matchLabels:app: nginxtemplate:             #template定义Pod的模板，这是配置的重要部分metadata:           #metadata定义Pod的元数据，至少要顶一个label，label的key和value可以任意指定labels:app: nginxspec:               #spec描述的是Pod的规则，此部分定义pod中每一个容器的属性，name和image是必需的containers:- name: nginximage: nginximagePullPolicy: IfNotPresentports:- containerPort: 80tolerations: #容忍度属性- key: "deploy"  #label标签名称,对等于app: nginx中左边的appoperator: "Equal"  #表示等值关系,即必须完全匹配,effect字段、value值必须与节点保持一致value: "nginx"  #label标签名称,对等于app: nginx中有右边的nginx,为空的话表示比配nginx="任意值",可以是app: nginx1或app: nginx2等，不能为空effect: "NoExecute" #effect表示要匹配的排斥等级,NoSchedule、NoExecute、PreferNoSchedule,不能为空 tolerationSeconds: 30 #表示容忍的时间周期,必须是NoExecute,否则该字段将被忽略,没有设置，这意味着永远容忍污染,不会驱逐，0和负值将被视为0表示立即驱逐

如下图所示：
在这里插入图片描述
等待30秒后，如下图所示：
在这里插入图片描述
说明：这里设置为30秒，符合污点的节点创建并且运行1分钟后进入回收状态，新的pod又调度到此节点，一分钟后再次删除，创建、删除…一直下去。

结论：k8s-worker-16节点和k8s-worker-21节点都被打上污点，排斥等级为NoExecute，yaml文件中定义了pod的容忍度为NoExecute，与当前k8s-worker-16节点和k8s-worker-21节点污点排斥等级一致，则是可以正常调度的。这里要注意的是tolerationSeconds: 30，表示容忍的时间周期,必须是NoExecute,否则该字段将被忽略,没有设置，这意味着永远容忍污染,不会驱逐，0和负值将被视为0表示立即驱逐。

4.3、容忍度NoSchedule完全匹配

1、k8s集群worker节点默认是没有污点的，如下图所示：
在这里插入图片描述
2、使用命令kubectl taint给节点k8s-worker-16和k8s-worker-21增加污点，如下图所示：

[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl taint node k8s-worker-16 deploy=nginx:NoSchedule
node/k8s-worker-16 tainted
[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl taint node k8s-worker-21 deploy=nginx:NoSchedule
node/k8s-worker-21 tainted
[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl describe nodes k8s-worker-16 | grep Taints
Taints:             deploy=nginx:NoSchedule
[root@k8s-client-17 yaml]# kubectl describe nodes k8s-worker-21 | grep Taints
Taints:             deploy=nginx:NoSchedule

若要移除上述命令所添加的污点，你可以执行：

#移除污点
kubectl taint node k8s-worker-16 deploy=nginx:NoSchedule-
kubectl taint node k8s-worker-21 deploy=nginx:NoSchedule-

3、创建Deployment，观察pod调度情况，如下所示：

vim tolerations-3.yaml apiVersion: apps/v1      #apiVersion是当前配置格式的版本
kind: Deployment         #kind是要创建的资源类型，这里是Deploymnet
metadata:                #metadata是该资源的元数据，name是必须的元数据项name: nginx-deploymentlabels:app: nginx
spec:                   #spec部分是该Deployment的规则说明replicas: 8           #relicas指定副本数量，默认为1selector:matchLabels:app: nginxtemplate:             #template定义Pod的模板，这是配置的重要部分metadata:           #metadata定义Pod的元数据，至少要顶一个label，label的key和value可以任意指定labels:app: nginxspec:               #spec描述的是Pod的规则，此部分定义pod中每一个容器的属性，name和image是必需的containers:- name: nginximage: nginximagePullPolicy: IfNotPresentports:- containerPort: 80tolerations: #容忍度属性- key: "deploy"  #label标签名称,对等于app: nginx中左边的appoperator: "Equal"  #表示等值关系,即必须完全匹配,effect字段、value值必须与节点保持一致value: "nginx"  #label标签名称,对等于app: nginx中有右边的nginx,为空的话表示比配nginx="任意值",可以是app: nginx1或app: nginx2等，不能为空effect: "NoSchedule" #effect表示要匹配的排斥等级,NoSchedule、NoExecute、PreferNoSchedule,不能为空

如下图所示：
在这里插入图片描述
结论：k8s-worker-16节点和k8s-worker-21节点都被打上污点，排斥等级为NoSchedule，按照规则新创建的pod是调度不了的，但是在yaml文件中定义了pod的容忍度为NoSchedule，与当前k8s-worker-16节点和k8s-worker-21节点污点排斥等级一致，则是可以正常调度的。

总结：整理不易，如果对你有帮助，可否点赞关注一下？

更多详细内容请参考：企业级K8s集群运维实战

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