五分鐘搞懂K8S的污點和容忍度
在K8S中，如果Pod能容忍某個節點上的污點，那么Pod就可以調度到該節點。如果不能容忍，那就無法調度到該節點。污點和容忍度就像談戀愛的小情侶，你情我愿，女生知道男生的缺點，卻依然選擇容忍，這樣他們可以生活在一起。如果女生容忍不了男生的缺點，那就沒法生活在一起。
1、理論
1.1、污點和容忍度的概念
- 污點（Taints）：定義在節點上，用于拒絕Pod調度到此節點，除非該Pod具有該節點上的污點容忍度。被標記有Taints的節點并不是故障節點。
- 容忍度（Tolerations）：定義在Pod上，用于配置Pod可容忍的節點污點，K8S調度器只能將Pod調度到該Pod能夠容忍的污點的節點上。
- 調度示例圖：
1.2、排斥等級
Node對Pod對象的排斥等級有3種：
- NoSchedule：沒有配置此污點容忍度的新Pod不能調度到此節點，節點上現存的Pod不受影響。
- PreferNoSchedule：沒有配置此污點容忍度的新Pod盡量不要調度到此節點，如果找不到合適的節點，依然會調度到此節點。
- NoExecute：沒有配置此污點容忍度的新Pod對象不能調度到此節點，節點上現存的Pod會被驅逐。
1.3、容忍度操作符
在Pod上定義容忍度時，它支持兩種操作符：Equal和Exists。
- Equal：容忍度與污點必須在key、value和effect三者完全匹配。
- Exists：容忍度與污點必須在key和effect二者完全匹配，容忍度中的value字段要使用空值。
1.4、用法
污點定義在節點的nodeSpec中，容忍度定義在Pod的podSpec中。
污點和容忍度都是鍵值對的數據格式，但是要增加一個排斥等級（effect）標記。
語法格式為："key=value:effect"。
1.5、使用場景
1、獨占節點
- 如果想拿出部分節點給特定的Pod使用，可以通過給節點添加污點，然后特定的Pod加入對應的容忍度。
- 在集群中有些機器設備可能比較特殊，比如CPU性能很好、內存很大等等，不希望普通Pod占用這部分特殊節點，可以通過污點和容忍度來解決。
2、驅逐Pod
上文中定義了Node對Pod的排斥等級有3種。Node如果定義的排斥等級是NoExecute，那么沒有配置該污點容忍度的Pod會被驅逐。
K8S 也會使用污點自動標識有問題的節點，比如節點在內存不足的情況下，節點控制器會自動為該節點打上污點信息，并且使用 NoExecute作為排斥等級，此時沒有設置此類污點容忍度的Pod 會被驅逐。
DaemonSet控制器會無視此類污點，以便能在節點上部署重要的Pod。
目前，內置的污點也比較多，比如以下幾個：
- node.kubernetes.io/not-ready：節點未就緒
- node.kubernetes.io/unreachable：節點不可觸達
- node.kubernetes.io/memory-pressure：節點內存空間已滿。
- node.kubernetes.io/disk-pressure：節點磁盤空間已滿。
- node.kubernetes.io/network-unavailable：節點網絡不可用。
2、實戰
2.1、管理節點污點
給節點添加污點：
kubectl taint nodes node01 key=value:effect給節點刪除污點，此處的effect可以沒有
kubectl taint nodes node01 key[:effect]-2.2、管理Pod的容忍度
上文中提到了，容忍度的操作符有2種：Equal和Exists，同時把排斥等級也要加上。
使用Equal的場景：
tolerations:
- key: "key"
operator: "Equal"
value: "value"
effect: "NoExecute"使用Exists的場景：
tolerations:
- key: "key"
operator: "Exists"
effect: "NoExecute"如果Node上污點的排斥等級是NoExecute時，該Node上正在運行的Pod如果沒有該污點的容忍度，就會被立刻驅逐。不過系統增加了tolerationSeconds字段，用來延遲驅逐Pod。
tolerationSeconds字段的意思是：如果 Pod 的容忍度配置里存在排斥等級為 NoExecute ，并且指定了屬性 tolerationSeconds 的值，那么Pod 還能繼續在該節點上運行的時間（單位為秒）：
tolerations:
- key: "key"
operator: "Equal"
value: "value"
effect: "NoExecute"
tolerationSeconds: 36002.3、具體操作
2.3.1、前置小知識
- 查看看節點label，label是key-value的數據格式
kubectl get nodes --show-labels- 增加節點label，比如設置一個key是special-app，value是specialwebapp的label
kubectl label node k8s-worker-2 special-app=specialwebapp
- 查看節點污點情況
查看某節點的污點情況，可以看到Taints這一欄是none，也可以看到label情況。
kubectl describe node k8s-worker-2
2.3.2、實戰示例過程
步驟：
- 給定某個K8S節點，比如k8s-worker-2，節點的有一個label，Pod根據label選擇調度到k8s-worker-2，此時調度成功。
- 給k8s-worker-2增加污點，此時Pod調度失敗。
- 給Pod配置此污點的容忍度，調度成功。
- 刪除節點的污點，刪除容忍度，部署成功。
操作過程：
- 設置污點
kubectl taint nodes k8s-worker-2 question-node=broken-disk:NoSchedule
- 部署Pod，可以看到沒有配置容忍度的Pod一直處于Pending狀態，查看Pod的描述，也給出了原因：調度失敗，node有污點，Pod沒有容忍度。
- 給Pod配置容忍度，部署成功
- 刪除污點，刪除容忍度，部署成功
kubectl taint nodes k8s-worker-2 question-node-
完整的yaml文件：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: webapp
namespace: demo
labels:
app: webapp
spec:
nodeSelector:
# 選擇調度到具有這個label的節點
"special-app": "specialwebapp"
# kubernetes.io/hostname: k8s-worker-2
tolerations:
- key: "question-node"
operator: "Equal"
value: "broken-disk"
effect: "NoSchedule"
containers:
- name: webapp
image: nginx
ports:
- containerPort: 80總結
在K8S中，如果Pod能容忍某個節點上的污點，那么Pod就可以調度到該節點。如果不能容忍，那就無法調度到該節點。
