009.kubernets的调度系统之污点和容忍
Taints和Tolerations（污点和容忍）
Taint需要与Toleration配合使用，让pod避开那些不合适的node。在node上设置一个或多个Taint后，除非pod明确声明能够容忍这些“污点”，否则无法在这些node上运行。Toleration是pod的属性，让pod能够（注意，只是能够，而非必须）运行在标注了Taint的node上。
默认情况下，所有的应用pod都不会运行在有污点的节点上
[root@docker-server1 deployment]# kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
busybox-674bd96f74-8d7ml 0/1 Pending 0 38m <none> <none> <none> <none>
goproxy 1/1 Running 1 3d12h 10.244.1.21 192.168.132.132 <none> <none>
hello-deployment-5fdb46d67c-dqnnh 1/1 Running 0 25h 10.244.1.25 192.168.132.132 <none> <none>
hello-deployment-5fdb46d67c-s68tf 1/1 Running 0 25h 10.244.2.15 192.168.132.133 <none> <none>
hello-deployment-5fdb46d67c-x5nwl 1/1 Running 0 25h 10.244.1.24 192.168.132.132 <none> <none>
init-demo 1/1 Running 1 3d11h 10.244.1.23 192.168.132.132 <none> <none>
mysql-5d4695cd5-kzlms 1/1 Running 0 23h 10.244.1.28 192.168.132.132 <none> <none>
nginx 2/2 Running 21 3d14h 10.244.2.14 192.168.132.133 <none> <none>
nginx-volume 1/1 Running 1 3d11h 10.244.1.19 192.168.132.132 <none> <none>
wordpress-6cbb67575d-b9md5 1/1 Running 0 23h 10.244.0.10 192.168.132.131 <none> <none>
1 打污点
给192.168.132.132打上污点
[root@docker-server1 deployment]# kubectl taint node 192.168.132.132 ingress=enable:NoExecute
node/192.168.132.132 tainted
[root@docker-server1 deployment]# kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
busybox-674bd96f74-8d7ml 0/1 Pending 0 44m <none> <none> <none> <none>
hello-deployment-5fdb46d67c-gw2t6 1/1 Running 0 37s 10.244.2.18 192.168.132.133 <none> <none>
hello-deployment-5fdb46d67c-s68tf 1/1 Running 0 25h 10.244.2.15 192.168.132.133 <none> <none>
hello-deployment-5fdb46d67c-vzb4f 1/1 Running 0 37s 10.244.2.16 192.168.132.133 <none> <none>
mysql-5d4695cd5-v6btl 0/1 ContainerCreating 0 37s <none> 192.168.132.133 <none> <none>
nginx 2/2 Running 22 3d14h 10.244.2.14 192.168.132.133 <none> <none>
wordpress-6cbb67575d-b9md5 1/1 Running 0 23h 10.244.0.10 192.168.132.131 <none> <none>
2 检查污点机器的pods状态
132节点已经没有pod运行
当配置有taint和label，taint比lable具有更高的优先级，拒绝优先，比如
[root@docker-server1 deployment]# kubectl get pods -n ingress-nginx -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nginx-ingress-controller-79669b846b-588cs 0/1 Pending 0 3m51s <none> <none> <none> <none>
标签时打向192.168.132.132,但是有污点，拒绝优先，但是其他节点没有匹配标签，就会一直pengding
3 容忍污点配置
[root@docker-server1 deployment]# vim /yamls/ingress/nginx-controller.yaml
nodeSelector:
ingress: enable
tolerations:
- key: "ingress"
operator: "Equal"
value: "enable"
effect: "NoExecute"
[root@docker-server1 deployment]# kubectl apply -f /yamls/ingress/nginx-controller.yaml
namespace/ingress-nginx unchanged
configmap/nginx-configuration unchanged
configmap/tcp-services unchanged
configmap/udp-services unchanged
serviceaccount/nginx-ingress-serviceaccount unchanged
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/nginx-ingress-clusterrole unchanged
role.rbac.authorization.k8s.io/nginx-ingress-role unchanged
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/nginx-ingress-role-nisa-binding unchanged
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/nginx-ingress-clusterrole-nisa-binding unchanged
deployment.apps/nginx-ingress-controller configured
limitrange/ingress-nginx configured
4 查看机器pods状态
[root@docker-server1 deployment]# kubectl get pods -n ingress-nginx -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nginx-ingress-controller-79669b846b-588cs 0/1 Pending 0 12m <none> <none> <none> <none>
nginx-ingress-controller-dd4864d55-2tlk2 0/1 Running 0 3s 192.168.132.132 192.168.132.132 <none> <none>
[root@docker-server1 deployment]# kubectl get pods -n ingress-nginx -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nginx-ingress-controller-dd4864d55-2tlk2 1/1 Running 0 80s 192.168.132.132 192.168.132.132 <none> <none>
ingress的pod运行在132上，ingress专机专用，机器独占
5 设置污点示例
kubectl taint node [node] key=value[effect]
其中[effect] 可取值： [ NoSchedule | PreferNoSchedule | NoExecute ]
NoSchedule ：一定不能被调度。
PreferNoSchedule：尽量不要调度。
NoExecute：不仅不会调度，还会驱逐Node上已有的Pod。
kubectl taint node 192.168.132.132 ingress=enable:NoExecute 最后的就是设置污点的级别
一个节点可以设置多个污点，但是pod在容忍无污点的时候，也必须时容忍所有的污点才能运行在这个节点上，有一个污点不能容忍，也不会运行在该节点上
上面的例子中effect的取值为NoSchedule，下面对effect的值作下简单说明：
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
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。
NoExecute：定义pod的驱逐行为，以应对节点故障。NoExecute这个Taint效果对节点上正在运行的pod有以下影响：
没有设置Toleration的Pod会被立刻驱逐
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
配置了对应Toleration的pod且指定了tolerationSeconds值，则会在指定时间后驱逐
从kubernetes 1.6版本开始引入了一个alpha版本的功能，即把节点故障标记为Taint（目前只针对node unreachable及node not ready，相应的NodeCondition "Ready"的值为Unknown和False）。激活TaintBasedEvictions功能后（在--feature-gates参数中加入TaintBasedEvictions=true），NodeController会自动为Node设置Taint，而状态为"Ready"的Node上之前设置过的普通驱逐逻辑将会被禁用。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出。
6 节点多污点设置
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：
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。
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
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。
为192.168.132.132再打一个污点
[root@docker-server1 deployment]# kubectl taint node 192.168.132.132 ingress=enable:NoSchedule
node/192.168.132.132 tainted
只要有一个不一样，就会被认为时新的污点
[root@docker-server1 deployment]# kubectl get pods -n ingress-nginx -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nginx-ingress-controller-dd4864d55-2tlk2 1/1 Running 0 47h 192.168.132.132 192.168.132.132 <none> <none>
因为这个污点时,NoSchedule,是尽量不要调度，所以运行的不会被驱逐，但是杀掉pod后，就不会再起来
[root@docker-server1 deployment]# kubectl delete pods nginx-ingress-controller-dd4864d55-2tlk2 -n ingress-nginx
pod "nginx-ingress-controller-dd4864d55-2tlk2" deleted
[root@docker-server1 deployment]# kubectl get pods -n ingress-nginx -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nginx-ingress-controller-dd4864d55-tkk6n 0/1 Pending 0 22s <none> <none> <none> <none>
如果需要重新running，需要再为这个污点配置容忍
8 pods容忍多污点配置
[root@docker-server1 deployment]# vim /yamls/ingress/nginx-controller.yaml
[root@docker-server1 deployment]# kubectl apply -f /yamls/ingress/nginx-controller.yaml
namespace/ingress-nginx unchanged
configmap/nginx-configuration unchanged
configmap/tcp-services unchanged
configmap/udp-services unchanged
serviceaccount/nginx-ingress-serviceaccount unchanged
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/nginx-ingress-clusterrole unchanged
role.rbac.authorization.k8s.io/nginx-ingress-role unchanged
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/nginx-ingress-role-nisa-binding unchanged
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/nginx-ingress-clusterrole-nisa-binding unchanged
deployment.apps/nginx-ingress-controller configured
limitrange/ingress-nginx configured
[root@docker-server1 deployment]# kubectl get pods -n ingress-nginx -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nginx-ingress-controller-7487db85f9-tmsdq 0/1 Running 0 2s 192.168.132.132 192.168.132.132 <none> <none>
nginx-ingress-controller-dd4864d55-tkk6n 0/1 Pending 0 30m <none> <none> <none> <none>
[root@docker-server1 deployment]# kubectl get pods -n ingress-nginx -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nginx-ingress-controller-7487db85f9-tmsdq 1/1 Running 0 39s 192.168.132.132 192.168.132.132 <none> <none>
9 配置容忍的Exists
当容忍多污点时，使用Existed，就只需要指定key，不需要指定key的值
[root@docker-server1 deployment]# kubectl apply -f /yamls/ingress/nginx-controller.yaml
[root@docker-server1 deployment]# kubectl get pods -n ingress-nginx -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nginx-ingress-controller-66fb449f6f-8pb29 0/1 Pending 0 3s <none> <none> <none> <none>
nginx-ingress-controller-7487db85f9-tmsdq 1/1 Running 0 33h 192.168.132.132 192.168.132.132 <none> <none>
新启的机器是pending
[root@docker-server1 deployment]# kubectl get nodes --show-labels
NAME STATUS ROLES AGE VERSION LABELS
192.168.132.131 Ready master 7d5h v1.17.0 beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=192.168.132.131,kubernetes.io/os=linux,node-role.kubernetes.io/master=
192.168.132.132 Ready <none> 7d5h v1.17.0 beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,ingress=enable,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=192.168.132.132,kubernetes.io/os=linux
192.168.132.133 Ready <none> 7d5h v1.17.0 beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=192.168.132.133,kubernetes.io/os=linux
10 查看污点
查看机器打的污点
[root@docker-server1 deployment]# kubectl describe node 192.168.132.132
Name: 192.168.132.132
Roles: <none>
Labels: beta.kubernetes.io/arch=amd64
beta.kubernetes.io/os=linux
ingress=enable
kubernetes.io/arch=amd64
kubernetes.io/hostname=192.168.132.132
kubernetes.io/os=linux
Annotations: flannel.alpha.coreos.com/backend-data: {"VtepMAC":"22:69:dd:55:70:87"}
flannel.alpha.coreos.com/backend-type: vxlan
flannel.alpha.coreos.com/kube-subnet-manager: true
flannel.alpha.coreos.com/public-ip: 192.168.132.132
kubeadm.alpha.kubernetes.io/cri-socket: /var/run/dockershim.sock
node.alpha.kubernetes.io/ttl: 0
volumes.kubernetes.io/controller-managed-attach-detach: true
CreationTimestamp: Thu, 09 Jan 2020 13:31:58 -0500
Taints: ingress=enable:NoExecute #两个污点
ingress=enable:NoSchedule
Unschedulable: false
Lease:
HolderIdentity: 192.168.132.132
AcquireTime: <unset>
RenewTime: Thu, 16 Jan 2020 19:11:13 -0500
Conditions:
Type Status LastHeartbeatTime LastTransitionTime Reason Message
---- ------ ----------------- ------------------ ------ -------
MemoryPressure False Thu, 16 Jan 2020 19:06:55 -0500 Sun, 12 Jan 2020 06:45:19 -0500 KubeletHasSufficientMemory kubelet has sufficient memory available
DiskPressure False Thu, 16 Jan 2020 19:06:55 -0500 Sun, 12 Jan 2020 06:45:19 -0500 KubeletHasNoDiskPressure kubelet has no disk pressure
PIDPressure False Thu, 16 Jan 2020 19:06:55 -0500 Sun, 12 Jan 2020 06:45:19 -0500 KubeletHasSufficientPID kubelet has sufficient PID available
Ready True Thu, 16 Jan 2020 19:06:55 -0500 Sun, 12 Jan 2020 06:45:19 -0500 KubeletReady kubelet is posting ready status
Addresses:
InternalIP: 192.168.132.132
Hostname: 192.168.132.132
Capacity:
cpu: 4
ephemeral-storage: 49250820Ki
hugepages-1Gi: 0
hugepages-2Mi: 0
memory: 7990132Ki
pods: 110
Allocatable:
cpu: 4
ephemeral-storage: 45389555637
hugepages-1Gi: 0
hugepages-2Mi: 0
memory: 7887732Ki
pods: 110
System Info:
Machine ID: 817ad910bace4109bda4f5dc5c709092
System UUID: 88884D56-86A7-4238-F2D9-5802E163FD11
Boot ID: 9dd1778e-168b-4296-baa2-d28d2839fab1
Kernel Version: 3.10.0-1062.4.1.el7.x86_64
OS Image: CentOS Linux 7 (Core)
Operating System: linux
Architecture: amd64
Container Runtime Version: docker://19.3.5
Kubelet Version: v1.17.0
Kube-Proxy Version: v1.17.0
PodCIDR: 10.244.1.0/24
PodCIDRs: 10.244.1.0/24
Non-terminated Pods: (2 in total)
Namespace Name CPU Requests CPU Limits Memory Requests Memory Limits AGE
--------- ---- ------------ ---------- --------------- ------------- ---
ingress-nginx nginx-ingress-controller-7487db85f9-tmsdq 100m (2%) 0 (0%) 90Mi (1%) 0 (0%) 33h
kube-system kube-proxy-7xgt9 0 (0%) 0 (0%) 0 (0%) 0 (0%) 7d5h
Allocated resources:
(Total limits may be over 100 percent, i.e., overcommitted.)
Resource Requests Limits
-------- -------- ------
cpu 100m (2%) 0 (0%)
memory 90Mi (1%) 0 (0%)
ephemeral-storage 0 (0%) 0 (0%)
Events: <none>
查看pengding的容器信息
[root@docker-server1 deployment]# kubectl describe pods nginx-ingress-controller-66fb449f6f-8pb29 -n ingress-nginx
Name: nginx-ingress-controller-66fb449f6f-8pb29
Namespace: ingress-nginx
Priority: 0
Node: <none>
Labels: app.kubernetes.io/name=ingress-nginx
app.kubernetes.io/part-of=ingress-nginx
pod-template-hash=66fb449f6f
Annotations: kubernetes.io/limit-ranger: LimitRanger plugin set: cpu, memory request for container nginx-ingress-controller
prometheus.io/port: 10254
prometheus.io/scrape: true
Status: Pending
IP:
IPs: <none>
Controlled By: ReplicaSet/nginx-ingress-controller-66fb449f6f
Containers:
nginx-ingress-controller:
Image: quay.io/kubernetes-ingress-controller/nginx-ingress-controller:master
Ports: 80/TCP, 443/TCP
Host Ports: 80/TCP, 443/TCP
Args:
/nginx-ingress-controller
--configmap=$(POD_NAMESPACE)/nginx-configuration
--tcp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/tcp-services
--udp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/udp-services
--publish-service=$(POD_NAMESPACE)/ingress-nginx
--annotations-prefix=nginx.ingress.kubernetes.io
Requests:
cpu: 100m
memory: 90Mi
Liveness: http-get http://:10254/healthz delay=10s timeout=10s period=10s #success=1 #failure=3
Readiness: http-get http://:10254/healthz delay=0s timeout=10s period=10s #success=1 #failure=3
Environment:
POD_NAME: nginx-ingress-controller-66fb449f6f-8pb29 (v1:metadata.name)
POD_NAMESPACE: ingress-nginx (v1:metadata.namespace)
Mounts:
/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from nginx-ingress-serviceaccount-token-l89pw (ro)
Conditions:
Type Status
PodScheduled False
Volumes:
nginx-ingress-serviceaccount-token-l89pw:
Type: Secret (a volume populated by a Secret)
SecretName: nginx-ingress-serviceaccount-token-l89pw
Optional: false
QoS Class: Burstable
Node-Selectors: ingress=enable
Tolerations: ingress:NoExecute
ingress:NoSchedule
node.kubernetes.io/not-ready:NoExecute for 300s
node.kubernetes.io/unreachable:NoExecute for 300s
Events:
Type Reason Age From Message
---- ------ ---- ---- -------
Warning FailedScheduling <unknown> default-scheduler 0/3 nodes are available: 1 node(s) didn't have free ports for the requested pod ports, 2 node(s) didn't match node selector.
Warning FailedScheduling <unknown> default-scheduler 0/3 nodes are available: 1 node(s) didn't have free ports for the requested pod ports, 2 node(s) didn't match node selector.
是因为没有多余的ports使用，使用hosts模式，第一台机器占据端口没有释放
杀掉第一个pods
[root@docker-server1 deployment]# kubectl delete pods nginx-ingress-controller-7487db85f9-tmsdq -n ingress-nginx
[root@docker-server1 deployment]# kubectl get pods -n ingress-nginx -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nginx-ingress-controller-66fb449f6f-8pb29 1/1 Running 0 13m 192.168.132.132 192.168.132.132 <none> <none>
pods以及你个正常属于running状态，问题解决
ingress的应用场景
1 节点独占
如果想要拿出一部分节点，专门给特定的应用使用，则可以为节点添加这样的Taint：
kubectl taint nodes nodename dedicated=groupName:NoSchedule
然后给这些应用的pod加入相应的toleration，则带有合适toleration的pod就会被允许同使用其他节点一样使用有taint的节点。然后再将这些node打上指定的标签，再通过nodeSelector或者亲和性调度的方式，要求这些pod必须运行在指定标签的节点上。
2 具有特殊硬件设备的节点
在集群里，可能有一小部分节点安装了特殊的硬件设备，比如GPU芯片。用户自然会希望把不需要占用这类硬件的pod排除在外。以确保对这类硬件有需求的pod能够顺利调度到这些节点上。可以使用下面的命令为节点设置taint：
kubectl taint nodes nodename special=true:NoSchedule
kubectl taint nodes nodename special=true:PreferNoSchedule
然后在pod中利用对应的toleration来保障特定的pod能够使用特定的硬件。然后同样的，我们也可以使用标签或者其他的一些特征来判断这些pod，将其调度到这些特定硬件的服务器上。
3 应对节点故障
之前说到，在节点故障时，可以通过TaintBasedEvictions功能自动将节点设置Taint，然后将pod驱逐。但是在一些场景下，比如说网络故障造成的master与node失联，而这个node上运行了很多本地状态的应用即使网络故障，也仍然希望能够持续在该节点上运行，期望网络能够快速恢复，从而避免从这个node上被驱逐。Pod的Toleration可以这样定义：
tolerations:
- key: "node.alpha.kubernetes.io/unreachable"
operator: "Exists"
effect: "NoExecute"
tolerationSeconds: 6000
对于Node未就绪状态，可以把key设置为node.alpha.kubernetes.io/notReady。
如果没有为pod指定node.alpha.kubernetes.io/noReady的Toleration，那么Kubernetes会自动为pod加入tolerationSeconds=300的node.alpha.kubernetes.io/notReady类型的toleration。
同样，如果没有为pod指定node.alpha.kubernetes.io/unreachable的Toleration，那么Kubernetes会自动为pod加入tolerationSeconds=300的node.alpha.kubernetes.io/unreachable类型的toleration。
这些系统自动设置的toleration用于在node发现问题时，能够为pod确保驱逐前再运行5min。这两个默认的toleration由Admission Controller "DefaultTolerationSeconds"自动加入。
博主声明：本文的内容来源主要来自誉天教育晏威老师，由本人实验完成操作验证，需要的博友请联系誉天教育（http://www.yutianedu.com/），获得官方同意或者晏老师（https://www.cnblogs.com/breezey/）本人同意即可转载，谢谢！
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