云原生Kubernetes：K8S资源控制之污点与容忍

一、理论

1.污点

2.容忍

[3. Pod启动阶段](#3. Pod启动阶段)

[4. 故障排除步骤](#4. 故障排除步骤)

一、理论

1.污点

（1）作用

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PodTaint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。

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。

（2）组成

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。

当前taint effect支持如下三个选项:

bash 复制代码

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

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[root@master ~]# kubectl  describe  nodes  master  | grep -i 'taints'
Taints:             node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule

（3）设置、查看、去除污点

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#为node01节点设置污点 key1=value1:NoSchedule.  NoSchedule便是pod不调度到这个节点
[root@master ~]# kubectl  taint  nodes node01 key1=value1:NoSchedule
node/node01 tainted

#通过describe 查看节点详细信息查看污点，并不区分大小写过滤 'key'
[root@master ~]# kubectl  describe node node01 | grep -i 'key1'
Taints:             key1=value1:NoSchedule
[root@master ~]# 
#删除node01的污点key1:NoSchedule
[root@master ~]# kubectl  taint  node node01 key1:NoSchedule-
node/node01 untainted
[root@master ~]# kubectl  describe node node01 | grep -i 'key1'

（4）示例

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[root@master demo]# kubectl  get pods -o wide
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
myapp01   1/1     Running   0          29s   10.244.1.143   node01   <none>           <none>
myapp02   1/1     Running   0          17s   10.244.2.110   node02   <none>           <none>
myapp03   1/1     Running   0          9s    10.244.1.144   node01   <none>           <none>
[root@master demo]# 

#设置node01节点，不允许将pod调度到上面，同时还会驱逐该节点上的pod
[root@master demo]# kubectl  taint  node node01 check=mycheck:NoExecute
node/node01 tainted

#node01节点上的pod被驱逐
[root@master demo]# kubectl  get pods -o wide
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
myapp02   1/1     Running   0          84s   10.244.2.110   node02   <none>           <none>

注意：如果是Deployment或者StateFulSet资源类型，为了未出副本数量，则会在其他的node上创建新的pod

2.容忍

（1）作用

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。

（2）示例

① 将两个节点都设置污点

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#将node02也打上污点NoExecute。node01和node02都有此污点
[root@master demo]# kubectl  taint  node node02 check=mycheck:NoExecute
node/node02 tainted

bash 复制代码

[root@master demo]# vim pod3.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp01
  labels:
    app: myapp01
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: soscscs/myapp:v1

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[root@master demo]# kubectl  apply  -f pod3.yaml 
pod/myapp01 created

#此时，两个节点都设置了NoExecute，所以，pod无法调度
root@master demo]# kubectl  get pods -o wide
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP       NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
myapp01   0/1     Pending   0          23s   <none>   <none>   <none>           <none>

② 在pod上配置容忍

bash 复制代码

[root@master demo]# 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 Pod 上继续保留运行的时间
#如果不设置tolerationSeconds，则pod将不限时

bash 复制代码

#在配置了pod的容忍后，pod的状态变为了running
[root@master demo]# kubectl  get pods  -o wide
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP             NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
myapp01   1/1     Running   0          6m18s   10.244.2.111   node02   <none>           <none>

③ 注意事项

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#当不指定 key 值时，表示容忍所有的污点 key
  tolerations:
  - operator: "Exists"
  
#当不指定 effect 值时，表示容忍所有的污点作用
  tolerations:
  - key: "key"
    operator: "Exists"

#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

④ node更新时对pod的操作

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#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-

3. Pod启动阶段

（1） Pod过程的步骤

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：

bash 复制代码

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
拉取镜像
挂载存储配置等
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。

（2）Pod启动的5种状态

phase 的可能状态有：

bash 复制代码

●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：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。

4. 故障排除步骤

bash 复制代码

1.查看Pod事件
kubectl describe TYPE NAME_PREFIX

2.查看Pod日志（Failed状态下）
kubectl logs <POD_NAME> [-c Container_NAME]

3.进入Pod（状态为running，但是服务没有提供）
kubectl exec --it <POD_NAME> bash

4.查看集群信息
kubectl get nodes

5.发现集群状态正常
kubectl cluster-info

6.查看kubelet日志发现
journalctl -xefu kubelet

5.对节点执行维护操作

bash 复制代码

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 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

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

如果node的标记为 cordon ，则经过scheduler调度的pod，无法调度到那个节点。
而使用nodeName 进行指定，则跳过了scheduler 调度过程，因此不会受到cordon的影响

二、实验

1.污点

（1）组成

（2）设置、查看、去除污点

为node01节点设置污点 key1=value1:NoSchedule. NoSchedule便是pod不调度到这个节点

通过describe 查看节点详细信息查看污点，并不区分大小写过滤 'key'

删除node01的污点key1:NoSchedule

显示已删除

（3）示例

查看已存在的pod信息

设置node01节点，不允许将pod调度到上面，同时还会驱逐该节点上的pod

node01节点上的pod被驱逐

全部调度到node02节点

注意：如果是Deployment或者StateFulSet资源类型，为了未出副本数量，则会在其他的node上创建新的pod

去掉污点并重新生成资源

node01节点又可以被调度

2.容忍

（1）示例

① 将两个节点都设置污点

编写资源清单文件

生成资源

此时，两个节点都设置了NoExecute，所以，pod无法调度

② 在pod上配置容忍

编制资源清单文件

生成资源

查看信息，在配置了pod的容忍后，pod的状态变为了running

查看详细信息

三、问题

1.pod上配置容忍生成资源报错

（1）报错

（2）原因分析

关键字"effect"写错

（3）解决方法

关键字"effect"

修改前：

修改后：

成功：

四、总结

污点的组成格式如下:key-value:effect

当前taint effect支持如下三个选项:

bash 复制代码

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