Kubernetes高级调度：深入理解“污点”与“容忍”

最新推荐文章于 2025-05-07 17:44:48 发布

pengdott

最新推荐文章于 2025-05-07 17:44:48 发布

阅读量681

点赞数 30

CC 4.0 BY-SA版权

分类专栏：云原生文章标签： kubernetes 容器云原生

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/pengdott/article/details/145870519

云原生专栏收录该内容

15 篇文章

订阅专栏

前言：

Kubernetes作为容器编排领域的领导者，提供了强大的调度机制来管理容器化应用的部署。其中，“污点”（Taint）和“容忍”（Toleration）是Kubernetes调度系统中的高级特性，用于控制Pod在节点上的调度行为。本文将深入探讨“污点”和“容忍”的技术原理，并通过具体示例展示其应用场景。

一、什么是“污点”和“容忍”

1、污点（Taint）

污点是Kubernetes中一种节点级别的标记，用于限制哪些Pod可以被调度到该节点上。节点可以被打上一个或多个污点，每个污点包含以下三个部分：

（1）、Key：污点的标识符；

（2）、Value：污点的值（可选）；

（3）、Effect：污点的效果，可以是以下三种之一：

NoSchedule：禁止调度新的Pod到该节点（已运行的Pod不受影响）；
PreferNoSchedule：尽量不调度新的Pod到该节点，但不强制；
NoExecute：禁止调度新的Pod到该节点，并且会驱逐已运行但不满足容忍度的Pod；

污点通常用于标记节点的特殊状态，例如：

节点资源不足；
节点专用于特定类型的Pod（如GPU节点）；
节点正在维护或需要隔离；

2、容忍（Toleration）

容忍度是Pod级别的配置，用于声明Pod可以容忍哪些污点。只有当Pod的容忍与节点的污点匹配时，Pod才能被调度到该节点上。容忍的定义与污点类似，包含以下字段：

（1）、Key：需要匹配的污点Key；

（2）、Value：需要匹配的污点Value（可选）；

（3）、Operator：匹配操作符，可以是Equal（完全匹配）或Exists（仅匹配Key）；

（4）、Effect：需要匹配的污点Effect（可选）；

（5）、TolerationSeconds：仅对NoExecute污点有效，表示Pod在被驱逐前可以继续运行的时间；

二、技术原理

Kubernetes调度器在调度Pod时，会检查节点上的污点和Pod的容忍：

（1）、如果节点上有污点，调度器会检查Pod是否定义了与之匹配的容忍度；

（2）、如果Pod没有定义相应的容忍度，调度器会根据污点的Effect决定是否调度Pod；

（3）、如果Pod定义了匹配的容忍度，调度器会忽略污点的限制，允许Pod调度到该节点；

通过污点和容忍度的机制，Kubernetes可以实现以下功能：

节点隔离：将某些节点标记为专用节点，仅允许特定类型的Pod运行；
资源保护：防止普通Pod调度到资源紧张的节点；
维护模式：在节点维护时，禁止新Pod调度并驱逐已运行的Pod；

三、应用示例

1、标记GPU节点

假设我们有一个GPU节点，希望仅允许需要GPU资源的Pod调度到该节点。

（1）、为节点添加污点：

kubectl taint nodes gpu-node gpu=true:NoSchedule

这条命令为gpu-node节点添加了一个污点，Key为gpu，Value为true，Effect为NoSchedule。

（2）、定义Pod的容忍度：

在Pod的YAML文件中添加以下tolerations字段：

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

这样，只有定义了上述容忍度的Pod才能被调度到gpu-node节点

2、节点维护模式

假设我们需要对某个节点进行维护，希望禁止新Pod调度并驱逐已运行的Pod。

（1）、为节点添加污点：

kubectl taint nodes maintenance-node maintenance=true:NoExecute

这条命令为maintenance-node节点添加了一个污点，Key为maintenance，Value为true，Effect为NoExecute。

（2）、定义Pod的容忍度：

如果某些Pod需要在维护期间继续运行，可以在Pod的YAML文件中添加以下tolerations字段：

tolerations:
- key: "maintenance"
  operator: "Equal"
  value: "true"
  effect: "NoExecute"
  tolerationSeconds: 3600  # 允许Pod继续运行1小时

这样，即使节点进入维护模式，这些Pod仍然可以继续运行1小时。

3、资源保护

假设某个节点资源紧张，希望尽量避免调度新的Pod到该节点。

（1）、为节点添加污点：

kubectl taint nodes resource-heavy-node resource=heavy:PreferNoSchedule

这条命令为resource-heavy-node节点添加了一个污点，Key为resource，Value为heavy，Effect为PreferNoSchedule。

（2）、定义Pod的容忍度：

如果某些Pod可以容忍资源紧张的节点，可以在Pod的YAML文件中添加以下tolerations字段：

tolerations:
- key: "resource"
  operator: "Equal"
  value: "heavy"
  effect: "PreferNoSchedule"

这样，调度器会尽量避免将这些Pod调度到resource-heavy-node节点，但在没有其他可用节点时仍然允许调度。

总结

“污点”和“容忍度”是Kubernetes调度系统中的强大工具，能够帮助用户实现精细化的Pod调度控制。通过合理使用污点和容忍度，可以优化集群资源利用率、隔离关键工作负载，并在节点维护时减少对业务的影响。希望本文的讲解和示例能够帮助您更好地理解和应用这一技术！