Cordon、Drain、污点与容忍度、亲和性与反亲和性

在Kubernetes（K8s）中，Cordon、Drain、污点与容忍度、亲和性与反亲和性都是与资源管理和调度相关的概念。下面是对这些概念的详细解释：

1. Cordon（封锁、警戒）：

   • Cordon是一个节点维护操作，用于阻止新的Pods被调度到该节点上。当一个节点被标记为Cordon时，已经在该节点上运行的Pods不会被驱逐，但新的Pods不会被调度到这个节点。

   • 这个操作通常用于节点的维护或升级，确保在维护期间不会有新的工作负载被分配到该节点上。

     kubectl cordon node1
     kubectl get nodes # status会新增SchedulingDisabled
     kubectl uncordon node1
     

2. Drain（驱逐）：

   • Drain操作会驱逐节点上的所有Pods，即将它们从节点上移除并重新调度到其他可用的节点上。

   • 在执行Drain操作时，可以指定一些选项，如忽略DaemonSets管理的Pods，或者强制驱逐即使Pods有对应的容忍度。

   • Drain操作会将节点设置为不可调度状态（Cordon），确保在驱逐Pods期间不会有新的Pods被调度到这个节点上。

     kubectl drain node1 --ignore-daemonsets=true --force
     

3. 污点（Taints）：

   • 污点是应用于节点上的，用来表示节点存在某种问题或满足特定条件，从而阻止Pods被调度到这个节点上。

   • 污点由键（key）、值（value）和效应（effect）组成。效应可以是NoSchedule（不允许调度）、PreferNoSchedule（优先不调度）或NoExecute（不允许运行且驱逐已运行的Pods）。

   • 内置的污点包括节点未就绪、不可达、磁盘空间不足、内存压力等，也可以自定义污点。

     kubectl taint node node1 wudian:NoSchedule
     kubectl taint node node1 wudian-
     
     

4. 容忍度（Tolerations）：

   • 容忍度是应用于Pods上的，允许Pods在存在污点的节点上调度或继续运行。

   • 如果Pod有对应的容忍度，它可以被调度到带有相应污点的节点上，或者即使节点上的污点触发了NoExecute效应，Pod也可以继续在该节点上运行。

   • 容忍度与污点相互配合，用于实现Pod对节点条件的灵活适应和调度控制。

     # 键为key1且值为value1的污点，该污点的效应为NoSchedule。
     # 键为key2的任何污点，因为operator是Exists，并且该污点的效应为NoExecute。
     apiVersion: v1
     kind: Pod
     metadata:
       name: my-tolerant-pod
     spec:
       containers:
       - name: my-container
         image: my-image
       tolerations:
       - key: "key1"
         operator: "Equal"
         value: "value1"
         effect: "NoSchedule"
       - key: "key2"
         operator: "Exists"
         effect: "NoExecute"
     

5. 亲和性（Affinity）：

   • 亲和性是一种规则，用于定义Pods在集群中的调度偏好。它允许用户根据标签选择器将Pods调度到具有特定标签的节点上。

   • 亲和性可以是硬亲和性（必须满足 requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution）或软亲和性（尽量满足 preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution）。硬亲和性在调度时必须满足，而软亲和性则是调度器在满足其他约束条件后尽量满足的。

   • 通过使用亲和性，可以优化Pod的部署和性能，例如将相互依赖的Pods调度到同一节点上以减少网络延迟。

     apiVersion: v1
     kind: Pod
     metadata:
       name: my-pod
     spec:
       containers:
       - name: my-container
         image: my-image
       affinity:
         nodeAffinity:
           requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
             nodeSelectorTerms:
             - matchExpressions:
               - key: kubernetes.io/hostname
                 operator: In
                 values:
                 - node1
                 - node2
           preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
           - weight: 100
             preference:
               matchExpressions:
               - key: disktype
                 operator: In
                 values:
                 - ssd
     

     apiVersion: v1
     kind: Pod
     metadata:
       name: my-pod
     spec:
       affinity:
         podAffinity:
           requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
             - labelSelector:
                 matchExpressions:
                   - key: app
                     operator: In
                     values:
                       - my-app
               topologyKey: kubernetes.io/hostname
       containers:
       - name: my-container
         image: my-image
     

6. 反亲和性（Anti-Affinity）：

   • 反亲和性是一种规则，用于定义Pods在集群中的调度反偏好。它确保Pods不会被调度到具有特定标签或已存在某些Pods的节点上。

   • 反亲和性有助于提高应用程序的可用性和容错性，通过将Pods分散到不同的节点上，可以防止单点故障。

   • 反亲和性通常用于确保Pods的高可用性，例如将数据库副本分散到不同的节点上以防止数据丢失。

     apiVersion: v1
     kind: Pod
     metadata:
       name: my-pod
     spec:
       affinity:
         podAntiAffinity:
           requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
             - labelSelector:
                 matchExpressions:
                   - key: app
                     operator: In
                     values:
                       - my-app
               topologyKey: kubernetes.io/hostname
       containers:
       - name: my-container
         image: my-image
     

通过合理使用这些功能，可以更好地控制和优化集群中资源的分配和Pod的部署。