本文主要是介绍持续集成部署-k8s-高级调度-污点和容忍，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！
持续集成部署-k8s-高级调度-污点和容忍
- 1. 基本概念
- 2. 使用场景
- 3. 污点的基本操作
- 1. 添加污点
- 2. 查看污点
- 3. 删除污点
- 4. 污点的影响：
- 5. 配置容忍
- 6. 删除容忍
- 7. 测试添加污点
- 4. 容忍的配置
1. 基本概念
在Kubernetes中，污点是一种属性，它可以被赋予Node（节点），用于标记该节点上的Pod应该避免调度的特定条件，例如特定的硬件限制、安全策略等。而容忍则是Pod的一个属性，它允许Pod在特定的污点条件下仍然被调度到对应的节点上。
k8s 集群中可能管理着非常庞大的服务器，这些服务器可能是各种各样不同类型的，比如机房、地理位置、配置等，有些是计算型节点，有些是存储型节点，此时我们希望能更好的将 pod 调度到与之需求更匹配的节点上。
此时就需要用到污点（Taint）和容忍（Toleration），这些配置都是 key: value 类型的。
比如我们拿一个三节点的 K8s 集群来说：
Master 节点一般是用来调度从节点实现对应的任务，是更重要的角色，而从节点是用来执行对应的任务的。当创建一个新的任务，无论是 Pod 还是 Deployment 都会先找没有存在污点的节点上执行。
污点还可以理解为，为了将未分配的任务排挤到没有污点的节点上运行。
而容忍，就是反过来的概念，你有污点，我这个任务配置了容忍，也就是可以容忍你有污点，这时候我这个任务还是可以调度到这个节点上的。
2. 使用场景
-
硬件特性限制：当某些节点具有特定的硬件特性（如GPU、TPU等）时，可以给这些节点打上对应的污点，然后只有带有对应容忍标记的Pod才会被调度到这些节点上，从而保证Pod能够充分利用这些硬件资源。
-
避免节点负载过高：当节点负载过高时，可以给这些节点打上污点，防止新的Pod被调度到这些节点上，以避免进一步加重节点负载。
-
安全策略：通过污点和容忍，可以实现对部分节点进行安全隔离，例如将某些特殊的安全策略应用到特定的节点上，以满足安全合规性要求。
-
节点维护：在节点需要维护时，可以先将节点打上污点，然后逐步驱逐上面的Pod，以确保维护操作不会影响到正在运行的应用程序。
总之，污点和容忍功能为Kubernetes集群的高级调度提供了灵活性和精细化的控制，可以根据实际需求对Pod的调度行为进行定制，使得整个集群能够更好地适应复杂的业务场景和运维需求。
3. 污点的基本操作
1. 添加污点
要向节点添加污点，可以使用kubectl命令行工具执行以下命令：
kubectl taint nodes <node-name> key=value:taint-effect
其中：
<node-name>是要添加污点的节点名称。key=value是污点的键值对，可以根据实际情况定义不同的键值对，例如gpu=true。taint-effect指定了污点的效果，包括：NoSchedule：表示新的Pod将不会被调度到带有此污点的节点上。NoExecute：表示已经存在的Pod如果不满足对应的容忍条件，则将被驱逐出该节点。
例如，要向名为node1的节点添加一个gpu=true:NoSchedule的污点，可以执行以下命令：
kubectl taint nodes node1 gpu=true:NoSchedule
2. 查看污点
kubectl describe no k8s-master
3. 删除污点
要删除节点上的污点，可以使用kubectl命令行工具执行以下命令：
kubectl taint nodes <node-name> key-
这里最后的这个 - 号，就是删除这个污点的意思。这跟操作 Label 是一样的。
例如，要删除名为node1的节点上的gpu=true:NoSchedule污点，可以执行以下命令：
kubectl taint nodes node1 gpu-
4. 污点的影响：
NoSchedule：不能容忍的 pod 不能被调度到该节点，但是已经存在的节点不会被驱逐NoExecute：不能容忍的节点会被立即清除，能容忍且没有配置- tolerationSeconds属性，则可以一直运行，设置了tolerationSeconds: 3600属性，则该 pod 还能继续在该节点运行 3600 秒
5. 配置容忍
# pod 的 spec 下面配置容忍
tolerations:
- key: "污点的 key"value: "污点的 value"offect: "NoSchedule" # 污点产生的影响operator: "Equal" # 表是 value 与污点的 value 要相等，也可以设置为 Exists 表示存在 key 即可，此时可以不用配置 value
其中：
Equal： 比较操作类型为 Equal，则意味着必须与污点值做匹配，key/value都必须相同，才表示能够容忍该污点；Exists：容忍与污点的比较只比较 key，不比较 value，不关心 value 是什么东西，只要 key 存在，就表示可以容忍。
6. 删除容忍
要删除Pod的容忍规则，可以通过编辑Pod的配置文件，将tolerations字段移除或者修改为其他的容忍规则。
7. 测试添加污点
看下当前集群中 Pod 的调度情况：
[root@docker-54 ~]# kubectl get po -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nginx-deploy-bcc5c945c-ptqc6 1/1 Running 318 (42m ago) 13d 10.244.2.96 docker-56 <none> <none>
nginx-deploy-bcc5c945c-vwbrd 1/1 Running 140 (42m ago) 5d20h 10.244.1.61 docker-55 <none> <none>
[root@docker-54 ~]#
可以看到，当前集群中在没有配置任何污点时的调度，docker-55、docker-56 两个节点的调度情况基本一致；
现在给 docker-56 节点添加一个内存低的污点：memory=low:NoSchedule
kubectl tain no docker-56 memory=low:NoSchedule
在执行前可以先看下节点的污点情况：kubectl describe no docker-56
其中污点信息Taints如下：
CreationTimestamp: Sun, 14 May 2023 23:05:48 +0800
Taints: <none>
Unschedulable: false
看下 Master 节点的污点情况：
[root@docker-54 ~]# kubectl describe no docker-54
CreationTimestamp: Sun, 14 May 2023 22:57:50 +0800
Taints: node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule
Unschedulable: false
可以看到这里设置了污点的内容是：node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule ，也就是如果没有配置容忍为 node-role.kubernetes.io/master 则不会调度到 Master 节点上。
然后对节点 docker-56 添加完污点信息，则变为：
CreationTimestamp: Sun, 14 May 2023 23:05:48 +0800
Taints: memory=low:NoSchedule
Unschedulable: false
接着看下 Pod 的执行情况：
[root@docker-54 ~]# kubectl get po -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nginx-deploy-bcc5c945c-ptqc6 1/1 Running 318 (51m ago) 13d 10.244.2.96 docker-56 <none> <none>
nginx-deploy-bcc5c945c-vwbrd 1/1 Running 140 (51m ago) 5d20h 10.244.1.61 docker-55 <none> <none>
[root@docker-54 ~]#
可以看到这时候，是没什么区别的，因为我们上面配置的污点是 NoSchedule，只是不再往上面调度任务了，对于已经存在的Pod 则不会有影响。
对于 Master 节点的污点，如果删除了该污点，则新创建的 Pod 任务是允许调度到 Master 节点上的。
我们来测试下看看效果：
先删除 Master 节点上的污点
[root@docker-54 ~]# kubectl taint no docker-54 node-role.kubernetes.io/master-
node/docker-54 untainted
[root@docker-54 ~]#
然后手动删除之前部署的 nginx-deploy，由于之前是使用 deploy 创建的 Pod，在手动删除后，k8s 会自动再启动两个 Pod；
[root@docker-54 ~]# kubectl get po -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nginx-deploy-bcc5c945c-blsgx 1/1 Running 0 28s 10.244.1.72 docker-55 <none> <none>
nginx-deploy-bcc5c945c-ptqc6 1/1 Terminating 319 (5m15s ago) 13d 10.244.2.96 docker-56 <none> <none>
nginx-deploy-bcc5c945c-rf6gl 0/1 ContainerCreating 0 28s <none> docker-54 <none> <none>
nginx-deploy-bcc5c945c-vwbrd 1/1 Terminating 141 (4m21s ago) 5d21h 10.244.1.61 docker-55 <none> <none>
[root@docker-54 ~]#
[root@docker-54 ~]# kubectl get po -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nginx-deploy-bcc5c945c-blsgx 1/1 Running 0 51s 10.244.1.72 docker-55 <none> <none>
nginx-deploy-bcc5c945c-rf6gl 0/1 ContainerCreating 0 51s <none> docker-54 <none> <none>
[root@docker-54 ~]#
可以看到，上面在删除了之后，两个新的 nginx-deploy 的 Pod 又重新启动，并且一个已经被调度到 Master 节点 docker-54 上。
然后调整 Master 节点的污点，新增一个 NoExecute 污点：
[root@docker-54 ~]# kubectl taint no docker-54 node-role.kubernetes.io/master:NoExecute
node/docker-54 tainted
[root@docker-54 ~]#
[root@docker-54 ~]# kubectl get po -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nginx-deploy-bcc5c945c-9mcs5 1/1 Running 0 22s 10.244.1.75 docker-55 <none> <none>
nginx-deploy-bcc5c945c-blsgx 1/1 Running 0 4m13s 10.244.1.72 docker-55 <none> <none>
nginx-deploy-bcc5c945c-rf6gl 1/1 Terminating 0 4m13s 10.244.0.10 docker-54 <none> <none>
[root@docker-54 ~]#
[root@docker-54 ~]# kubectl get po -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nginx-deploy-bcc5c945c-9mcs5 1/1 Running 0 52s 10.244.1.75 docker-55 <none> <none>
nginx-deploy-bcc5c945c-blsgx 1/1 Running 0 4m43s 10.244.1.72 docker-55 <none> <none>
[root@docker-54 ~]#
可以看到，在新增 NoExecute 污点后，docker-54 节点上的 Pod 被驱离，这时候两个 nginx-deploy 的Pod 都被调度到 docker-55 节点上了。而没有调度到 docker-56 节点，这是因为 docker-56 节点上有个 NoSchedule 的污点。
测试完毕，恢复 Master 节点上的污点：
[root@docker-54 ~]# kubectl taint no docker-54 node-role.kubernetes.io/master-
node/docker-54 untainted
[root@docker-54 ~]#
[root@docker-54 ~]# kubectl taint no docker-54 node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule
node/docker-54 tainted
[root@docker-54 ~]#
[root@docker-54 ~]#
[root@docker-54 ~]#
[root@docker-54 ~]# kubectl taint no docker-56 memory-
node/docker-56 untainted
[root@docker-54 ~]#
4. 容忍的配置
由于我的 docker-56 节点的污点设置值为memory=low:NoSchedule
[root@docker-54 ~]# kubectl describe no docker-56 |grep Taints
Taints: memory=low:NoSchedule
[root@docker-54 ~]#
所以接下来测试下设置容忍这个污点。
添加容忍前，Pod 调度情况：
[root@docker-54 ~]# kubectl get po -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nginx-deploy-bcc5c945c-9mcs5 1/1 Running 2 (31m ago) 151m 10.244.1.75 docker-55 <none> <none>
nginx-deploy-bcc5c945c-blsgx 1/1 Running 2 (35m ago) 155m 10.244.1.72 docker-55 <none> <none>
[root@docker-54 ~]#
由于我这里之前运行过 nginx-deploy 这里就直接修改deploy 新增容忍的配置：
[root@docker-54 jobs]# kubectl get deploy
NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE
nginx-deploy 2/2 2 2 46d
[root@docker-54 jobs]#
然后编辑：kubectl edit deploy nginx-deploy
template:metadata:labels:app: nginx-deployspec:tolerations:- effect: "NoSchedule"key: "memory"operator: "Equal"value: "low"containers:image: nginx:1.7.9imagePullPolicy: IfNotPresentname: nginx
新增 tolerations相关的内容，这里需要注意，需要配置在 模板template下的 spec里面，跟 containers 并齐。
这里为了测试上面的污点，所以配置了 Equal。修改完毕保存，看下 Pod 的变化情况；
[root@docker-54 ~]# kubectl get po -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nginx-deploy-bcc5c945c-9mcs5 1/1 Running 2 (31m ago) 151m 10.244.1.75 docker-55 <none> <none>
nginx-deploy-bcc5c945c-blsgx 1/1 Running 2 (35m ago) 155m 10.244.1.72 docker-55 <none> <none>
[root@docker-54 ~]#
[root@docker-54 ~]#
[root@docker-54 ~]# kubectl get po -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nginx-deploy-b8886d997-46sm4 1/1 Running 0 4s 10.244.2.118 docker-56 <none> <none>
nginx-deploy-b8886d997-d92xh 0/1 ContainerCreating 0 2s <none> docker-55 <none> <none>
nginx-deploy-bcc5c945c-9mcs5 1/1 Terminating 2 (33m ago) 153m 10.244.1.75 docker-55 <none> <none>
nginx-deploy-bcc5c945c-blsgx 1/1 Running 2 (37m ago) 157m 10.244.1.72 docker-55 <none> <none>
[root@docker-54 ~]# kubectl get po -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nginx-deploy-b8886d997-46sm4 1/1 Running 0 14s 10.244.2.118 docker-56 <none> <none>
nginx-deploy-b8886d997-d92xh 1/1 Running 0 12s 10.244.1.76 docker-55 <none> <none>
nginx-deploy-bcc5c945c-9mcs5 1/1 Terminating 2 (33m ago) 153m 10.244.1.75 docker-55 <none> <none>
nginx-deploy-bcc5c945c-blsgx 1/1 Terminating 2 (37m ago) 157m 10.244.1.72 docker-55 <none> <none>
[root@docker-54 ~]#
可以看到，在更新完 deployment 之后，原先 docker-55 节点上的两个 Pod ，停止了一个，然后在 docker-56 节点上启动了一个 Pod。证明上面配置的容忍生效了。这就是容忍的一个效果。
另外由于上面使用的是 Equal ，这个在比对污点的 key 的同时，还会比对 value ，当全部匹配的时候，容忍才能生效。当然也可以使用 Exists ，无需配置 value，因为这样就仅仅匹配污点的 key即可生效。
测试下再次修改 deploy ，使用 Exists 来配置容忍,删除 value，保存，看下 Pod 的情况：
[root@docker-54 ~]# kubectl get po -o wide |grep nginx-deploy
nginx-deploy-b8886d997-46sm4 1/1 Terminating 0 19m 10.244.2.118 docker-56 <none> <none>
nginx-deploy-b8886d997-d92xh 1/1 Terminating 0 19m 10.244.1.76 docker-55 <none> <none>
nginx-deploy-b8976d7b5-77mgp 1/1 Running 0 29s 10.244.1.77 docker-55 <none> <none>
nginx-deploy-b8976d7b5-fvqn8 1/1 Running 0 31s 10.244.2.119 docker-56 <none> <none>
[root@docker-54 ~]#
[root@docker-54 ~]# kubectl get po -o wide |grep nginx-deploy
nginx-deploy-b8976d7b5-77mgp 1/1 Running 0 2m10s 10.244.1.77 docker-55 <none> <none>
nginx-deploy-b8976d7b5-fvqn8 1/1 Running 0 2m12s 10.244.2.119 docker-56 <none> <none>
[root@docker-54 ~]#
可以看到 Pod 被重新调度了，还是分别调度到两个从节点上。
有一点需要注意的是：如果设置了 NoExecute 的污点，这时候配置 NoSchedule 的容忍是没办法生效的。
可以这么理解，由于配置了 NoExecute 的污点，这时候上面所有没有配置容忍的 Pod 都会被驱离，即使 Pod 里面配置了 NoSchedule 的容忍。
在配置NoExecute 污点的容忍规则的时候，还有一种玩法使用tolerationSeconds参数，可以使用tolerationSeconds参数来设置Pod在被驱逐之前可以容忍的时间。如果没有配置，则可以一直容忍这个污点，Pod 可以一直运行。如果配置了这个时间，到这个时间就忍不下去了，这个 Pod 就会被停掉。
这里需要注意，在配置 tolerationSeconds参数的时候，可能会存在一个反复调度到上面，然后到容忍的时间之后被停掉，然后再次调度，再次被停掉的一个循环过程中。
所以，在配置tolerationSeconds参数时，需要仔细考虑集群的资源和调度策略，以避免出现Pod被循环停止和重新调度的问题。
这篇关于持续集成部署-k8s-高级调度-污点和容忍的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
