一、污点（Taint）

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 Pod

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。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

1、污点简介

• 如果一个节点被标记为有污点，那么意味着不允许pod调度到该节点，除非pod也被标记为可以容忍污点节点
• 在使用kubeadm部署的k8s集群的时候应该会发现，通常情况下，应用是不会调度到master节点的。因为kubeadm部署的k8s集群默认给master节点加了Taints（污点）

2、污点的组成

• 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

每个污点的组成如下

#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
key=value:effect    

污点有三种策略：

PreferNoSchedule:

• NoSchedule的软策略版本，表示尽量不调度到污点节点上去

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
• 注：（若节点上设置了污点并用的是NoExecute策略，node节点上的pod会被全部驱逐，但是如果是 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）

NoSchedule：

• 表示k8s将不会将Pod调度到具有该污点的Node上

3、污点的设置和去除

使用kubectl设置和去除污点的命令示例如下：

# 设置污点
kubectl taint nodes node1 xtz=value1:NoSchedule

# 去除污点
kubectl taint nodes node1 xtz:NoSchedule-

#节点说明中，查找 Taints 字段
kubectl describe node node-name  

设置污点

去除污点

接下来看一个具体的例子，使用kubeadm部署和初始化的Kubernetes集群，master节点被设置了一个node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule的污点，可以使用kubectl describe node 命令查看。这个污点表示默认情况下master节点将不会调度运行Pod，即不运行工作负载

对于使用二进制手动部署的集群设置和移除这个污点的命令如下：

kubectl taint nodes <node-name> node-role.kubernetes.io/master=:NoSchedule

kubectl taint nodes <node-name> node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule-

二、容忍（Tolerations）

1、容忍简介

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(Toleration)，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、容忍的基本用法

1.pod 的 Toleration 声明中的 key 和 effect 需要与 Taint 的设置保持一致，并且满足以下条件之一：

• 1.operator 的值为 Exists，这时无需指定 value

• 2.operator 的值为 Equal 并且 value 相等

• 3.如果不指定 operator，则默认值为 Equal

2.另外还有如下两个特例：

• 1.空的 key 配合 Exists 操作符能够匹配所有的键和值

• 2.空的 effect 匹配所有的 effect

3.上面的例子中 effect 的取值为 NoSchedule，下面对 effect 的值作下简单说明：

• 1.NoSchedule：如果一个 pod 没有声明容忍这个 Taint，则系统不会把该 Pod 调度到有这个 Taint 的 node 上

• 2.PreferNoSchedule：NoSchedule 的软限制版本，如果一个 Pod 没有声明容忍这个Taint，则系统会尽量避免把这个 pod 调度到这一节点上去，但不是强制的

• 3.NoExecute：定义 pod 的驱逐行为，以应对节点故障

4.NoExecute 这个 Taint 效果对节点上正在运行的 pod 有以下影响：

• 1.没有设置 Toleration 的 Pod 会被立刻驱逐
• 2.配置了对应 Toleration 的 pod，如果没有为 tolerationSeconds 赋值，则会一直留在这一节点中
• 3.配置了对应 Toleration 的 pod 且指定了 tolerationSeconds 值，则会在指定时间后驱逐

5.在Pod上设置容忍的两个特例

• 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，表示容忍所有的污点作用：

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

注意：

在节点故障情况下，为了保持现存的 pod 驱逐的限速设置，系统将会以限速的模式逐步给 node 设置 Taint，这就能防止在一些特定情况下（比如 master 暂时失联）造成的大量 pod 被驱逐的后果。这一功能兼容于 tolerationSeconds，允许 pod 定义节点故障时持续多久才被逐

6.有多个 Master 存在时，防止资源浪费，可以如下设置

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

#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 node 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 node node01 check=mycheck:NoExecute-

3、示例

#设置污点
kubectl taint node node01 check=mycheck:NoExecute
kubectl taint node node02 check=mycheck:NoExecute

#创建测试模板
vim pod3.yaml

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


#修改测试模板
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: 60
#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 delete -f pod3.yaml
kubectl apply -f pod3.yaml

#在设置了容忍之后，Pod 创建成功
kubectl get pods -o wide

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

4、多污点与多容忍配置

系统允许在同一个 node 上设置多个 taint，也可以在 pod 上设置多个 Toleration

Kubernetes 调度器处理多个 Taint 和 Toleration 能够匹配的部分，剩下的没有忽略掉的 Taint 就是对 Pod 的效果了。下面是几种特殊情况

• 1.如果剩余的 Taint 中存在 effect=NoSchedule，则调度器不会把该 pod 调度到这一节点上
• 2.如果剩余的 Taint 中没有 NoSchedule 的效果，但是有 PreferNoSchedule 效果，则调度器会尝试不会 pod指派给这个节点
• 3.如果剩余 Taint 的效果有 NoExecute 的，并且这个 pod已经在该节点运行，则会被驱逐；如果没有在该节点运行，也不会再被调度到该节点上

kubectltaint nodes node1 key1=value1:NoSchedule  
kubectl taint nodes node1 key1=value1:NoExecute  
kubectl taint nodes node1 key2=value2:NoSchedule

三、警戒(cordon)和 转移(drain)

对节点执行维护操作：

#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  node1    #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

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

–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

四、Pod启动阶段（相位 phase）

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：

• 1.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

• 2.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）

• 3.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

• 4.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

• 5.Unknown：表示无法读取 Pod 状态，通常是 kube-controller-manager 无法与 Pod 通信

五、故障排除步骤

查看Pod事件

• kubectl describe TYPE NAME_PREFIX

查看Pod日志（Failed状态下）

• kubectl logs <POD_NAME> [-c Container_NAME]

进入Pod（状态为running，但是服务没有提供）

• kubectl exec –it <POD_NAME> bash

查看集群信息

• kubectl get nodes

发现集群状态正常

• kubectl cluster-info

查看kubelet日志发现

• journalctl -xefu kubelet