一，调度约束

Kubernetes 是通过 List-Watch的机制进行每个组件的协作，保持数据同步的，各个组件之间实现解耦。（重点）

用户通过 kubectl 根据配置文件 （通常是 YAML 格式） ，向 APIServer 发送命令到Kubernetes 集群，在 Node 节点上面建立 Pod 和 Container。

APIServer 经过 API 调用，权限控制，调用资源和存储资源的过程，没有真正开始部署应用。需要 Controller Manager、Scheduler 和 kubelet 的协助才能完成整个部署过程。

1.Kubernetes的基本构建块和最小可调度单元pod创建过程（工作机制，重点）

（1）这里有三个 List-Watch，分别是 Controller Manager（运行在 Master），Scheduler（运行在 Master），kubelet（运行在 Node）。 他们在进程已启动就会监听（Watch）APIServer 发出来的事件。

（2）用户通过 kubectl 或其他 API 客户端提交请求给 APIServer 来建立一个 Pod 对象副本。

（3）APIServer 尝试着将 Pod 对象的相关元信息存入 etcd 中，待写入操作执行完成，APIServer 即会返回确认信息至客户端。

（4）当 etcd 接受创建 Pod 信息以后，会发送一个 Create 事件给 APIServer。

（5）由于 Controller Manager 一直在监听（Watch，通过https的6443端口）APIServer 中的事件。此时 APIServer 接受到了 Create 事件，又会发送给 Controller Manager。

（6）Controller Manager 在接到 Create 事件以后，调用其中的 Replication Controller 来保证 Node 上面需要创建的副本数量。一旦副本数量少于 RC 中定义的数量，RC 会自动创建副本。总之它是保证副本数量的 Controller（PS：扩容缩容的担当）。29

（7）在 Controller Manager 创建 Pod 副本以后，APIServer 会在 etcd 中记录这个 Pod 的详细信息。例如 Pod 的副本数，Container 的内容是什么。

（8）同样的 etcd 会将创建 Pod 的信息通过事件发送给 APIServer。

（9）由于 Scheduler 在监听（Watch）APIServer，并且它在系统中起到了“承上启下”的作用，“承上”是指它负责接收创建的 Pod 事件，为其安排 Node；“启下”是指安置工作完成后，Node 上的 kubelet 进程会接管后继工作，负责 Pod 生命周期中的“下半生”。 换句话说，Scheduler 的作用是将待调度的 Pod 按照调度算法和策略绑定到集群中 Node 上。

（10）Scheduler 调度完毕以后会更新 Pod 的信息，此时的信息更加丰富了。除了知道 Pod 的副本数量，副本内容。还知道部署到哪个 Node 上面了。并将上面的 Pod 信息更新至 API Server，由 APIServer 更新至 etcd 中，保存起来。

（11）etcd 将更新成功的事件发送给 APIServer，APIServer 也开始反映此 Pod 对象的调度结果。

（12）kubelet 是在 Node 上面运行的进程，它也通过 List-Watch 的方式监听（Watch，通过https的6443端口）APIServer 发送的 Pod 更新的事件。kubelet 会尝试在当前节点上调用 Docker 启动容器，并将 Pod 以及容器的结果状态回送至 APIServer。

（13）APIServer 将 Pod 状态信息存入 etcd 中。在 etcd 确认写入操作成功完成后，APIServer将确认信息发送至相关的 kubelet，事件将通过它被接受。

注意：

已经完成创建 Pod后，kubelet 要一直监听的原因是，假设这个时候 kubectl 发命令，要扩充 Pod 副本数量，那么上面的流程又会触发一遍，kubelet 会根据最新的 Pod 的部署情况调整 Node 的资源。又或者 Pod 副本数量没有发生变化，但是其中的镜像文件升级了，kubelet 也会自动获取最新的镜像文件并且加载。

1.1list-watch 组件

• scheduler
• controller manager
• kubelet

list-watch·组件中·scheduler, controller manager,kubelet监听apiserver·发出的事件,apiserver监听etcd发出的事件

1. List：
   • 初始全量获取：当组件（如控制器或 kubelet）开始监听某种资源（如 Pod、Deployment）时，它会首先向 API Server 发起一次 List 请求。
   • 获取当前状态：API Server 返回当前所有该资源类型对象的状态数据。这一步为组件提供资源的初始状态快照。
2. Watch：
   • 监听变化：在获取初始状态后，组件会发送一个 Watch 请求给 API Server，请求监听该资源的后续变化。
   • 增量更新：当资源发生增、删、改等变化时，API Server 会将这些事件增量推送给监听的组件，不需要组件重复获取所有数据。
   • 事件通知：每当资源发生变化时，组件会接收到对应的事件（如 Added、Modified、Deleted），并做出相应的处理。

List-Watch 的优点

• 实时性：Watch 机制是事件驱动的，确保各组件能在资源状态发生变化时第一时间响应。
• 高效性：List 只在初始阶段进行全量获取，后续通过 Watch 机制实现增量更新，节省网络和计算资源，避免全量轮询带来的性能开销。
• 解耦性：各组件通过 List-Watch 与 API Server 通信，不直接相互交互，保持了松散耦合的架构。

List-Watch 的应用场景

• 调度器（Scheduler）：通过 List-Watch 监听未分配节点的 Pod，一旦发现新的待调度 Pod，立即为其分配合适的节点。
• 控制器管理器（Controller Manager）：每个控制器（如 ReplicaSet、Deployment 控制器）使用 List-Watch 监听资源变化，以确保集群中的实际资源状态符合用户定义的期望状态。
• kubelet：每个 Node 上的 kubelet 使用 List-Watch 监听分配到自身节点的 Pod 资源变化，确保容器的创建、更新和删除等操作及时执行。

List-Watch 的挑战与优化

• 网络压力：在大规模集群中，大量组件通过 List-Watch 与 API Server 交互，可能会对网络和 API Server 造成压力。为此，Kubernetes 设计了 Informer 机制，通过本地缓存优化了 List-Watch 的性能，进一步减少 API Server 的负载。

2.调度过程(重点)

Scheduler 是 kubernetes 的调度器，主要的任务是把定义的 pod 分配到集群的节点上。 在进行 Pod 调度时的核心目标和考虑因素是

• 公平：如何保证每个节点都能被分配资源
• 资源高效利用：集群所有资源最大化被使用
• 效率：调度的性能要好，能够尽快地对大批量的 pod 完成调度工作
• 灵活：允许用户根据自己的需求控制调度的逻辑

Sheduler 是作为单独的程序运行的，启动之后会一直监听 APIServer，获取 spec.nodeName 为空的 pod，对每个 pod 都会创建一个 binding，表明该 pod 应该放到哪个节点上。

2.1调度过程：

调度器在选择合适的节点时，会分为几个步骤来决定将 Pod 安排在哪个节点上。这些步骤包括 预算策略（predicate） 和 优选策略（priorities），最终得出一个最优节点。

• 首先是过滤掉不满足条件的节点，这个过程称为预算策略（predicate）。
• 然后对通过的节点按照优先级排序，这个是优选策略（priorities）。
• 最后从中选择优先级最高的节点。如果中间任何一步骤有错误，就直接返回错误。

2.2Kubernetes 调度器 在执行 预算策略（Predicate） 时使用的一些常见算法（预选）

（1）PodFitsResources：

• 检查节点上剩余的资源是否满足 Pod 的资源需求（如 CPU 和内存）。
• 如果节点的可用资源不足以满足 Pod 的需求，则该节点会被过滤掉。
• 此算法确保 Pod 只能调度到拥有足够资源的节点上，以避免资源超分配。

（2）PodFitsHost：

• 当 Pod 指定了 NodeName 时，此算法会检查节点的名称是否与 NodeName 匹配。
• 如果节点名称不匹配 NodeName，则该节点会被排除。
• 此算法确保 Pod 能够调度到用户指定的节点上（如果指定了 NodeName）。

（3）PodFitsHostPorts：

• 检查节点上已被使用的端口与 Pod 需要的端口是否冲突。
• 如果 Pod 需要的端口已经被其他 Pod 占用，则该节点会被排除。
• 此算法确保端口不会被多个 Pod 同时使用，避免端口冲突问题。

（4）PodSelectorMatches：

• 过滤掉与 Pod 指定的 label（标签）不匹配的节点。
• 如果 Pod 指定了节点标签（如通过 nodeSelector 或 nodeAffinity），此算法会排除那些不符合标签条件的节点。
• 此算法确保 Pod 只能调度到符合标签条件的节点上，满足用户对节点选择的需求。

（5）NoDiskConflict：

• 检查节点上已经挂载的卷与 Pod 需要的卷是否存在冲突。
• 如果节点上的卷与 Pod 的卷发生冲突（除非它们都是只读卷），则该节点会被过滤掉。
• 此算法确保不同 Pod 的存储卷不会冲突，以避免数据不一致或存储冲突的问题。

假设在 predicate 过程中没有合适的节点，pod 会一直在 pending 状态，不断重试调度，直到有节点满足条件。 经过这个步骤，如果有多个节点满足条件，就继续 priorities 过程：按照优先级大小对节点排序。

2.3Kubernetes 调度器在优选策略（Priorities） 阶段使用的几种常见的优先级选项。（优选）

这些选项是调度器在为 Pod 筛选完合适节点后，为每个节点分配的优先级权重，以便确定最终调度的节点。每个优先级选项都有特定的衡量标准，调度器会根据这些标准打分并排序，以选择得分最高的节点。

（1）LeastRequestedPriority：

• 通过计算节点上 CPU 和 内存的使用率 来分配权重。节点资源的使用率越低，权重越高。
• 这种优先级倾向于将 Pod 调度到资源使用率较低的节点，从而使资源较空闲的节点得到优先利用。
• 这个优先级有助于均衡集群内的资源使用，避免部分节点资源过载，而其他节点资源未被充分利用。

（2）BalancedResourceAllocation：

• 该优先级项基于节点上的 CPU 和内存使用率的平衡情况 (内存Memory） 来分配权重。
• CPU 和内存的使用率越接近，权重越高。即使某节点的资源使用率较高，只要 CPU 和内存的使用率相对均衡，该节点的优先级也会提高。
• 通常与 LeastRequestedPriority 一起使用，以确保既能平衡节点的总资源利用率，又能均衡节点内的资源分配情况。例如，如果 node01 的 CPU 和内存使用率为 20:60，而 node02 为 50:50，调度器会优选 node02，因为其资源使用更加均衡。

（3）ImageLocalityPriority：

• 此优先级项倾向于选择已经包含所需容器镜像的节点。
• 如果某节点上已经存在所需的镜像，则该节点的优先级会增加，尤其是镜像总大小越大，权重越高。
• 这种优先级策略可以减少镜像拉取时间，从而加快容器的启动速度，同时节省网络带宽资源，适用于需要频繁使用大镜像的应用场景。

二，指定调度节点

pod.spec.nodeName 将 Pod 直接调度到指定的 Node 节点上，会跳过 Scheduler 的调度策略，是强制匹配

如何把pod调度到指定的节点：一种用节点强制调度，第二种node亲和，一般情况下用node调用

如何把pod调度到某个pod相同的node上：用node亲和

例子

vim myapp.yaml
apiVersion: apps/v1  
kind: Deployment  
metadata:
  name: myapp
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
    spec:
      nodeName: node01
      containers:
      - name: myapp
        image: soscscs/myapp:v1
        ports:
        - containerPort: 80
		
kubectl apply -f myapp.yaml

kubectl get pods -o wide

查看详细事件（发现未经过 scheduler 调度分配）
kubectl describe pod pod名字

---

pod.spec.nodeSelector：通过 kubernetes 的 label-selector 机制选择节点，由调度器调度策略匹配 label，然后调度 Pod 到目标节点，该匹配规则属于强制约束

查看节点标签

kubectl label --help
kubectl get pod
kubectl get node --show-labels

给node设置标签

kubectl label nodes node01 自定义

kubectl label nodes node02 自定义

kubectl get nodes --show-labels

kubectl label nodes <node-name> <label-key>-   删除标签

使用nodeSelector 调度方式

vim myapp1.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment  
metadata:
  name: myapp1
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp1
    spec:
      nodeSelector:
	    kgc: a
      containers:
      - name: myapp1
        image: soscscs/myapp:v1
        ports:
        - containerPort: 80
        
        kubectl apply -f myapp1.yaml 

kubectl get pods -o wide

查看详细事件（通过事件可以发现要先经过 scheduler 调度分配）
kubectl describe pod pod名字

修改一个 label 的值，需要加上 --overwrite 参数
kubectl label nodes node02 自定义node名字 --overwrite

删除一个 label，只需在命令行最后指定 label 的 key 名并与一个减号相连即可：
kubectl label nodes node02 自定义node名字-

指定标签查询 node 节点
kubectl get node -l 自定义node名字

经过scheduler调度

查看node

改labels名字

三，亲和性(node亲和与pod亲和)反亲和，以及硬策略软策略

参考官方网站

https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/scheduling-eviction/assign-pod-node/

1.亲和性

1.1节点亲和性

节点亲和是pod调度时想要在哪个节点上

pod.spec.nodeAffinity

preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软策略（软测量可以勉强接受）

requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬策略（硬策略不接受妥协）

1.2Pod 亲和性

pod.spec.affinity.podAffinity/podAntiAffinity

preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软策略

requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬策略

1.3软硬策略例子

（1）requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬策略

apiVersion: v1                        # 指定 API 版本，v1 表示使用 Kubernetes 核心 API 的 v1 版本
kind: Pod                             # 定义资源类型，这里是 Pod
metadata:                             # 元数据定义部分
  labels:                             # 标签，用于给 Pod 添加标识，方便选择
    app: myapp                        # 给 Pod 添加标签 app，值为 myapp
  name: 789myapp-affinity             # 定义 Pod 的名称为 789myapp-affinity
spec:                                 # Pod 的具体配置部分
  containers:                         # 定义 Pod 中包含的容器
  - image: soscscs/myapp:v1           # 使用的镜像，镜像名称为 soscscs/myapp，版本为 v1
    name: 789myapp-affinity           # 容器名称为 789myapp-affinity
    ports:                            # 容器端口定义部分
    - name: http                      # 定义端口的名称为 http
      containerPort: 80               # 容器内的端口号为 80
  affinity:                           # 定义亲和性策略
    nodeAffinity:                     # 节点亲和性配置部分
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:  # 在调度时必须满足，执行时不再检查
        nodeSelectorTerms:            # 节点选择项定义
        - matchExpressions:           # 定义匹配表达式
          - key: zzz                  # 节点标签的键为 zzz
            operator: In              # 匹配运算符，In 表示匹配以下列表中的值
            values:                   # 定义符合条件的值列表
              - a                     # 列表中的第一个值为 a

改成Notin

变成node02了

改成不存在的node

（2）preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软策略

apiVersion: v1                        # 指定 API 版本，v1 表示使用 Kubernetes 核心 API 的 v1 版本
kind: Pod                             # 定义资源类型，这里是 Pod
metadata:                             # 元数据定义部分
  labels:                             # 标签，用于给 Pod 添加标识，方便选择
    app: myapp                        # 给 Pod 添加标签 app，值为 myapp
  name: 789myapp-affinity             # 定义 Pod 的名称为 789myapp-affinity
spec:                                 # Pod 的具体配置部分
  containers:                         # 定义 Pod 中包含的容器
  - image: soscscs/myapp:v1           # 使用的镜像，镜像名称为 soscscs/myapp，版本为 v1
    name: 789myapp-affinity           # 容器名称为 789myapp-affinity
    ports:                            # 容器端口定义部分
    - name: http                      # 定义端口的名称为 http
      containerPort: 80               # 容器内的端口号为 80
  affinity:                           # 定义亲和性策略
    nodeAffinity:                     # 节点亲和性配置部分
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:  # 在调度时必须满足，执行时不再检查
        nodeSelectorTerms:            # 节点选择项定义
        - matchExpressions:           # 定义匹配表达式
          - key: zzz                  # 节点标签的键为 zzz
            operator: In              # 匹配运算符，In 表示匹配以下列表中的值
            values:                   # 定义符合条件的值列表
              - a                     # 列表中的第一个值为 a

-c 不存在

随机的node节点

改成-a存在的

改成两个软策略，node01权重高，node02权重低

（3）软策略硬策略结合

遵循了硬策略

总结

• 硬策略确保亲和性条件必须满足，适合关键任务。
• 软策略提供调度优先级但不强制要求，适合负载均衡和资源优化。

2.键值运算关系

• In：label 的值在某个列表中 pending
• NotIn：label 的值不在某个列表中
• Gt：label 的值大于某个值
• Lt：label 的值小于某个值
• Exists：某个 label 存在
• DoesNotExist：某个 label 不存在

3.Pod亲和性与反亲和性

调度策略	匹配标签	操作符	拓扑域支持	调度目标
nodeAffinity node亲和性	主机	In, NotIn, Exists, DoesNotExist, Gt, Lt	否	指定主机
podAffinity pod亲和性	Pod	In, NotIn, Exists, DoesNotExist	是	Pod 与指定 Pod 同一拓扑域
podAntiAffinity 反亲和性	Pod	In, NotIn, Exists, DoesNotExist	是	Pod 与指定 Pod 不在同一拓扑域

3.1亲和反亲和例子

（1）亲和性例子

创建一个标签为 app=myapp01 的 Pod
vim pod3.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp01
  labels:
    app: myapp01
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: soscscs/myapp:v1
	

kubectl apply -f pod3.yaml

kubectl get pods --show-labels -o wid

使用 Pod 亲和性调度，创建多个 Pod 资源
vim pod4.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp02
  labels:
    app: myapp02
spec:
  containers:
  - name: myapp02
    image: soscscs/myapp:v1
  affinity:
    podAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In
            values:
            - myapp01
        topologyKey: kgc

仅当节点和至少一个已运行且有键为“app”且值为“myapp01”的标签 的 Pod 处于同一拓扑域时，才可以将该 Pod 调度到节点上。 （更确切的说，如果节点 N 具有带有键 kgc 和某个值 V 的标签，则 Pod 有资格在节点 N 上运行，以便集群中至少有一个具有键 kgc 和值为 V 的节点正在运行具有键“app”和值 “myapp01”的标签的 pod。）
#topologyKey 是节点标签的键。如果两个节点使用此键标记并且具有相同的标签值，则调度器会将这两个节点视为处于同一拓扑域中。 调度器试图在每个拓扑域中放置数量均衡的 Pod。
#如果 kgc 对应的值不一样就是不同的拓扑域。比如 Pod1 在 kgc=a 的 Node 上，Pod2 在 kgc=b 的 Node 上，Pod3 在 kgc=a 的 Node 上，则 Pod2 和 Pod1、Pod3 不在同一个拓扑域，而Pod1 和 Pod3在同一个拓扑域。

kubectl apply -f pod4.yaml

kubectl get pods --show-labels -o wide

创建亲和pod

创建同一个域

新建的亲和pod平均分到同域的node节点上

（2）反亲和

变成和20myapp-affinity不一样的node节点

总结

1.亲和性和反亲和性

• 亲和性 (Affinity)****：用于指定 Pod 对于调度节点或其他 Pod 的偏好。它通过标签匹配的方式来实现，将 Pod 调度到具有特定标签的节点或与特定标签的 Pod 一起运行。
• 反亲和性 (Anti-affinity)****：与亲和性相反，用于指定 Pod 应避免与具有特定标签的节点或其他 Pod 一起运行。

2. 亲和性类型

• 节点亲和性 (Node Affinity)****：指定 Pod 在节点上的亲和性，常见的是通过 **nodeSelector** 或 **nodeAffinity** 实现。
• Pod 亲和性 (Pod Affinity)****：指定 Pod 之间的亲和性，让具有特定标签的 Pod 优先调度到同一个拓扑域（例如同一台节点）上。
• Pod 反亲和性 (Pod Anti-Affinity)****：指定 Pod 之间的反亲和性，让具有特定标签的 Pod 避免调度到同一个拓扑域中。

3. 硬策略与软策略

• 硬策略 (Required)****：必须满足的条件。如果硬策略条件不满足，Kubernetes 将不会调度该 Pod。例如，**requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution**** 用于指定硬亲和性。**
• 软策略 (Preferred)****：尽量满足的条件，但如果无法满足也会尝试调度该 Pod。例如，**preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution**** 用于指定软亲和性。**

---

4. 示例对照总结

配置类型	策略	示例	解释
nodeName	硬策略	节点名称	将 Pod 调度到指定节点上
nodeSelector	硬策略	选择标签	将 Pod 调度到具有特定标签的节点上
节点亲和性	硬策略或软策略	符合条件的节点	Pod 与满足条件的节点亲和，调度到具有该条件的节点上
Pod 亲和性	硬策略或软策略	相同拓扑域	Pod 与满足条件的其他 Pod 在同一拓扑域中运行
Pod 反亲和性	硬策略或软策略	不同拓扑域	Pod 与满足条件的其他 Pod 避免在同一拓扑域中运行

四，污点(Taint) 和 容忍(Tolerations)

1. 污点（Taint）

污点是设置在节点（Node）上的属性，用于阻止某些 Pod 被调度到该节点上。通过设置污点，可以为节点加上某种“排斥”特性，只有带有相应容忍（Toleration）的 Pod 才可以被调度到有污点的节点上。

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。

什么时候使用污点，节点维护升级时候 或者中毒了，不希望pod调度到节点上的时候用 。污点容忍可以交互使用

1.1污点的格式

（1）污点组成格式

key=value:effect

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。

（2）每个污点由以下三部分组成：

• 键（Key）：标签键，用于标识污点的类型。
• 值（Value）：标签值，描述污点的具体内容（可选）。
• 效果（Effect）：污点的影响方式，定义了污点的行为。

（3）taint effect 支持如下三个选项：

NoSchedule：表示 k8s 将不会将 Pod 调度到具有该污点的 Node 上

PreferNoSchedule：表示 k8s 将尽量避免将 Pod 调度到具有该污点的 Node 上（意思是还是可以调度到污点上 ）

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

** 默认情况下，Kubernetes 会为 Master 节点打上污点（**node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule**） 禁止调度应用 Pod。 master可以当node用，只要移除污点就行**

---

例子

#设置污点
kubectl taint node node01 key1=value1:NoSchedule

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

#去除污点格式
kubectl taint nodes <master-node-name> node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule-

kubectl taint node node01 key1:NoSchedule-

kubectl get nodes
NAME     STATUS   ROLES    AGE   VERSION
master   Ready    master   11d   v1.20.11
node01   Ready    <none>   11d   v1.20.11
node02   Ready    <none>   11d   v1.20.11

//master 就是因为有 NoSchedule 污点，k8s 才不会将 Pod 调度到 master 节点上
kubectl describe node master
......
Taints:             node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule


#设置污点
kubectl taint node node01 key1=value1:NoSchedule

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

#去除污点
kubectl taint node node01 key1:NoSchedule-


kubectl get pods -o wide
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP           NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
myapp01   1/1     Running   0          4h28m   10.244.2.3   node02   <none>           <none>
myapp02   1/1     Running   0          4h13m   10.244.2.4   node02   <none>           <none>
myapp03   1/1     Running   0          3h45m   10.244.1.4   node01   <none>           <none>

kubectl taint node node02 check=mycheck:NoExecute

#查看 Pod 状态，会发现 node02 上的 Pod 已经被全部驱逐（注：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）
kubectl get pods -o wide
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP           NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
myapp03   1/1     Running   0          3h48m   10.244.1.4   node01   <none>           <none>

在node02上设置污点

开始设置node02污点

原有pod资源还在node02上

在创建一个pod

新建pod调度到你node01上，不是node02

2. 容忍（Toleration）

容忍是设置在 Pod 上的属性，用于“容忍”节点上的污点。容忍本身不会使 Pod 被调度到带有污点的节点上，但它允许 Pod 被调度到这些节点上，即使节点带有污点。通过设置容忍，可以使特定的 Pod 被调度到具有特定污点的节点上。（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(Tolerations)，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。）

2.1容忍的格式

容忍有以下几个字段：

• key：与污点的键对应。
• operator：操作符，可以是 Equal（等于）或 Exists（存在）。
• value：与污点的值对应（当 operator 是 Equal 时需要指定）。
• effect：与污点的效果对应，指定 NoSchedule、PreferNoSchedule 或 NoExecute。
• tolerationSeconds：可选字段，仅在 NoExecute 类型的污点中使用，表示容忍的时间，超过时间后 Pod 将被驱逐。

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。

例子

kubectl taint node node01 check=mycheck:NoExecute

vim pod3.yaml
 
	
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
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP       NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
myapp01   0/1     Pending   0          17s   <none>   <none>   <none>           <none>

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: 3600
	
#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 apply -f pod3.yaml

//在设置了容忍之后，Pod 创建成功
kubectl get pods -o wideREADY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
myapp01   1/1     Running   0          10m   10.244.1.5   node01   <none>           <none>
NAME      

总结

1 污点(taint):就是一种用于标记node节点的属性,它会阻止调度在改节点上的创建pod,一般用在一些特殊节点或者保留节点上,比如masterz做备份节点等

2.容忍(toleration):用于标记pod可以在哪些node节点上调度运行。如果一个节点拥有pod容忍度中指定的taint(污点),那么该节点上就可以调度pod

kubectl·taint·node < 节点名称> key=value:effect #创建污点

effect: NoSchedule PreferNoSchedule, NoExecute

kubectl·taint·node <节点名称>.key:effect - #删除污点

3. 注意事项

（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"

（3）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-

4.维护操作

cordon 和 drain
#对节点执行维护操作：
kubectl get nodes

#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 <NODE_NAME> 		 #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

--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。

注意：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

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

再创建pod

调度到了node02上

去除node01的调度状态

去除node02旧的pod不接受新的pod调度

node02上的pod都没了

总结

驱逐(eviciton)是指将一个无法正常运行的pod从node节点中剔除。通常情况下pod会因为节点故障或以其他原因无法正常工作,此时才会需要进行驱逐操作

命令

kubect1 cordon < 节点名称> 不可调度
kubect1 drain < 节点名称>  不可调度+驱逐

5.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。

pod 启动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 的状态：

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

总结

pod启动阶段·5个状态

pending pod已经创建且写入etcd中,但是未完成调度或者仍处于镜像的拉取策略

successed 短期(非长久运行的) pod正常退出

running

**failed 短期(非常久运行的)异常退出 **

unkown 无法与pod 正常通信

---

6.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

---

---