如何管理 Kubernetes 污点和容忍度

简介

Kubernetes 污点（Taints）和容忍度（Tolerations）是强大的功能，可让你控制 Pod 在节点上的调度。本教程将指导你理解污点和容忍度的概念，以及如何在 Kubernetes 集群中有效地管理它们。

Skills Graph

理解 Kubernetes 污点（Taints）和容忍度（Tolerations）

Kubernetes 污点（Taints）和容忍度（Tolerations）是强大的功能，可让你控制 Pod 在节点上的调度。污点应用于节点，而容忍度应用于 Pod。这种机制使你能够确保 Pod 仅调度到能够容忍其要求的节点上。

什么是 Kubernetes 污点（Taints）？

Kubernetes 污点（Taints）是一种在节点上设置“排斥”效果的方式，这样除非 Pod 具有匹配的容忍度，否则不会在该节点上调度。污点表示为键值对，它们可以有三种不同的效果：

1. NoSchedule：不容忍该污点的 Pod 将不会调度到该节点上。
2. PreferNoSchedule：Kubernetes 将尝试避免调度不容忍该污点的 Pod，但不保证这些 Pod 不会调度到该节点上。
3. NoExecute：不容忍该污点的 Pod 将不会调度到该节点上，如果它们已经在该节点上运行，将会被驱逐。

什么是 Kubernetes 容忍度（Tolerations）？

Kubernetes 容忍度（Tolerations）是污点（Taints）的对应物。容忍度应用于 Pod，并允许它们“容忍”节点上存在的污点。容忍度也表示为键值对，并且它们可以匹配污点的键、值和效果。

应用污点（Taints）和容忍度（Tolerations）

要将污点应用于节点，可以使用 kubectl taint 命令：

kubectl taint nodes node1 key=value:NoSchedule

要向 Pod 添加容忍度，可以在 Pod 的规范中包含容忍度：

tolerations:
  - key: "key"
    operator: "Equal"
    value: "value"
    effect: "NoSchedule"

示例用例

假设你有一组专门用于运行特定类型工作负载（如数据库）的节点。你可以使用特定的键值对和效果给这些节点添加污点，如下所示：

kubectl taint nodes db-nodes database=true:NoSchedule

然后，你可以创建具有匹配容忍度的 Pod，以便它们可以调度到有污点的节点上：

tolerations:
  - key: "database"
    operator: "Equal"
    value: "true"
    effect: "NoSchedule"

通过这种方式，你可以确保数据库 Pod 仅调度到合适的节点上，并且其他 Pod 除非具有匹配的容忍度，否则不会调度到这些节点上。

在 Kubernetes 中管理污点（Taints）

Kubernetes 提供了各种命令和选项来管理节点上的污点（Taints）。在本节中，我们将探讨如何使用 kubectl 命令行工具来添加、移除和更新污点（Taints）。

向节点添加污点（Taints）

要向节点添加污点（Taints），可以使用带有 node/<节点名称> 参数的 kubectl taint 命令：

kubectl taint node node1 key=value:NoSchedule

这会将污点 key=value:NoSchedule 添加到节点 node1 上。

从节点移除污点（Taints）

要从节点移除污点（Taints），可以使用相同的 kubectl taint 命令，但在污点键前加上 - 字符：

kubectl taint node node1 key-

这会从节点 node1 移除键为 key 的污点。

更新节点上的污点（Taints）

要更新节点上现有的污点（Taints），只需添加一个具有相同键但不同值或效果的新污点：

kubectl taint node node1 key=newvalue:NoExecute

这会将节点 node1 上键为 key 的污点更新为值 newvalue 和效果 NoExecute。

根据条件给节点添加污点（Taints）

Kubernetes 还允许你根据某些条件给节点添加污点（Taints），例如 node.kubernetes.io/not-ready 或 node.kubernetes.io/unreachable。这对于自动给处于不健康状态的节点添加污点很有用，可防止 Pod 被调度到这些节点上。你可以使用相同的 kubectl taint 命令应用这些污点：

kubectl taint node node1 node.kubernetes.io/not-ready:NoSchedule

这会给节点 node1 添加 node.kubernetes.io/not-ready 污点，没有匹配容忍度的 Pod 将不会被调度到这个节点上。

通过了解如何在 Kubernetes 中管理污点（Taints），你可以确保你的 Pod 被调度到合适的节点上，并有效利用集群资源。

排查与污点（Taints）相关的问题

虽然 Kubernetes 污点（Taints）和容忍度（Tolerations）为控制 Pod 调度提供了强大的机制，但有时你可能会遇到与它们的使用相关的问题。在本节中，我们将探讨一些常见问题及其解决方案。

由于污点（Taints）导致 Pod 未被调度

如果你发现由于污点（Taints）导致 Pod 未在节点上被调度，可以检查以下几点：

1. 验证污点（Taint）是否存在：确保你期望在节点上存在的污点（Taint）确实存在。你可以使用 kubectl get nodes -o yaml 命令列出节点上的所有污点（Taints）。
2. 检查 Pod 的容忍度（Tolerations）：验证 Pod 是否配置了正确的容忍度（Tolerations）。为了使 Pod 能够在节点上调度，容忍度（Tolerations）必须与污点（Taint）的键、值和效果相匹配。
3. 检查 Pod 事件：使用 kubectl describe pod <pod 名称> 检查 Pod 的事件，查看是否有与污点（Taints）和容忍度（Tolerations）相关的消息。

由于污点（Taints）导致 Pod 被驱逐

如果由于污点（Taints）导致 Pod 从节点上被驱逐，你应该调查以下方面：

1. 污点（Taint）效果：确保污点（Taint）效果设置正确。NoExecute 效果会导致没有匹配容忍度（Toleration）的 Pod 立即被驱逐，而 PreferNoSchedule 只会阻止新的 Pod 被调度。
2. 容忍度（Toleration）过期：如果 Pod 在其容忍度（Toleration）中设置了 tolerationSeconds 字段，请确保没有超过时间限制，否则 Pod 会被驱逐。
3. 节点条件：检查节点是否有任何导致应用污点（Taints）的条件，例如 node.kubernetes.io/not-ready 或 node.kubernetes.io/unreachable。

污点（Taint）移除问题

有时，在尝试从节点移除污点（Taints）时可能会遇到问题。以下是一些需要考虑的方面：

1. 污点（Taint）键是否存在：确保你试图移除的污点（Taint）实际上存在于节点上。使用 kubectl get nodes -o yaml 来验证污点（Taint）。
2. 污点（Taint）的所有者：确保你试图移除的污点（Taint）是由你或你的应用添加的，而不是由 Kubernetes 系统本身添加的。系统管理的污点（Taints）可能需要特殊处理。
3. 污点（Taint）传播：如果污点（Taint）是通过节点条件应用到节点上的，仅移除污点（Taint）可能不够。你可能需要解决导致应用污点（Taint）的潜在条件。

通过了解这些与污点（Taints）相关的常见问题及其解决方案，你可以更有效地管理和排查在污点（Taints）和容忍度（Tolerations）起关键作用的 Kubernetes 集群中的问题。

总结

在本教程中，你已经了解了 Kubernetes 污点（Taints）和容忍度（Tolerations），以及如何将它们应用到你的 Kubernetes 集群中。污点用于在节点上设置“排斥”效果，而容忍度应用于 Pod，以便它们能够在具有特定污点的节点上进行调度。通过理解并正确管理污点和容忍度，你可以确保你的 Pod 仅调度到能够满足其要求的节点上，从而实现更高效的资源利用和更好的整体集群管理。