Kubernetes运维指南（一）之指定Node调度与隔离

本文个人博客地址：http://www.huweihuang.com/article/kubernetes/nodeselector-and-taint/

1. NodeSelector

1.1. 概念

如果需要限制Pod到指定的Node上运行，则可以给Node打标签并给Pod配置NodeSelector。

1.2. 使用方式

1.2.1. 给Node打标签

# get node的name
kubectl get nodes

# 设置Label
kubectl label nodes  =
# 例如
kubectl label nodes node-1 disktype=ssd

# 查看Node的Label
kubectl get nodes --show-labels

1.2.2. 给Pod设置NodeSelector

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
  labels:
    env: test
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
  nodeSelector:
    disktype: ssd    # 对应Node的Label

1.3. 亲和性（Affinity）和反亲和性（Anti-affinity）

待补充

2. Taint 和 Toleration

2.1. 概念

nodeSelector可以通过打标签的形式让Pod被调度到指定的Node上，Taint则相反，它使节点能够排斥一类特定的Pod，除非Pod被指定了toleration的标签。（taint即污点，Node被打上污点；只有容忍[toleration]这些污点的Pod才可能被调度到该Node）。

2.2. 使用方式

2.2.1. kubectl taint

# 给节点增加一个taint，它的key是<key>，value是<value>，effect是NoSchedule。
kubectl taint nodes <node_name> <key>=<value>:NoSchedule

只有拥有和这个taint相匹配的toleration的pod才能够被分配到 node_name 这个节点。

例如，在 PodSpec 中定义 pod 的 toleration：

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

tolerations:
- key: "key"
  operator: "Exists"
  effect: "NoSchedule"

2.2.2. 匹配规则：

一个 toleration 和一个 taint 相“匹配”是指它们有一样的 key 和 effect ，并且：

• 如果 operator 是 Exists （此时 toleration 不能指定 value）
• 如果 operator 是 Equal ，则它们的 value 应该相等

特殊情况：

• 如果一个 toleration 的 key 为空且 operator 为 Exists ，表示这个 toleration 与任意的 key 、 value 和 effect 都匹配，即这个 toleration 能容忍任意 taint。

  tolerations:
  - operator: "Exists"

• 如果一个 toleration 的 effect 为空，则 key 值与之相同的相匹配 taint 的 effect 可以是任意值。

  tolerations:
  - key: "key"
  operator: "Exists"

一个节点可以设置多个taint，一个pod也可以设置多个toleration。Kubernetes 处理多个 taint 和 toleration 的过程就像一个过滤器：从一个节点的所有 taint 开始遍历，过滤掉那些 pod 中存在与之相匹配的 toleration 的 taint。余下未被过滤的 taint 的 effect 值决定了 pod 是否会被分配到该节点，特别是以下情况：

• 如果未被过滤的 taint 中存在一个以上 effect 值为 NoSchedule 的 taint，则 Kubernetes 不会将 pod 分配到该节点。
• 如果未被过滤的 taint 中不存在 effect 值为 NoSchedule 的 taint，但是存在 effect 值为 PreferNoSchedule 的 taint，则 Kubernetes 会尝试将 pod 分配到该节点。
• 如果未被过滤的 taint 中存在一个以上 effect 值为 NoExecute 的 taint，则 Kubernetes 不会将 pod 分配到该节点（如果 pod 还未在节点上运行），或者将 pod 从该节点驱逐（如果 pod 已经在节点上运行）。

2.2.3. effect的类型

• NoSchedule：只有拥有和这个 taint 相匹配的 toleration 的 pod 才能够被分配到这个节点。

• PreferNoSchedule：系统会尽量避免将 pod 调度到存在其不能容忍 taint 的节点上，但这不是强制的。

• NoExecute ：任何不能忍受这个 taint 的 pod 都会马上被驱逐，任何可以忍受这个 taint 的 pod 都不会被驱逐。Pod可指定属性 tolerationSeconds 的值，表示pod 还能继续在节点上运行的时间。

  tolerations:
  - key: "key1"
  operator: "Equal"
  value: "value1"
  effect: "NoExecute"
  tolerationSeconds: 3600

2.3. 使用场景

2.3.1. 专用节点

kubectl taint nodes <nodename> dedicated=<groupName>:NoSchedule

先给Node添加taint，然后给Pod添加相对应的 toleration，则该Pod可调度到taint的Node，也可调度到其他节点。

如果想让Pod只调度某些节点且某些节点只接受对应的Pod，则需要在Node上添加Label（例如：dedicated=groupName），同时给Pod的nodeSelector添加对应的Label。

2.3.2. 特殊硬件节点

如果某些节点配置了特殊硬件（例如CPU），希望不使用这些特殊硬件的Pod不被调度该Node，以便保留必要资源。即可给Node设置taint和label，同时给Pod设置toleration和label来使得这些Node专门被指定Pod使用。

# kubectl taint
kubectl taint nodes nodename special=true:NoSchedule 
# 或者
kubectl taint nodes nodename special=true:PreferNoSchedule

2.3.3. 基于taint驱逐

effect 值 NoExecute ，它会影响已经在节点上运行的 pod，即根据策略对Pod进行驱逐。

• 如果 pod 不能忍受effect 值为 NoExecute 的 taint，那么 pod 将马上被驱逐
• 如果 pod 能够忍受effect 值为 NoExecute 的 taint，但是在 toleration 定义中没有指定 tolerationSeconds，则 pod 还会一直在这个节点上运行。
• 如果 pod 能够忍受effect 值为 NoExecute 的 taint，而且指定了 tolerationSeconds，则 pod 还能在这个节点上继续运行这个指定的时间长度。

参考：

• https://kubernetes.io/docs/concepts/configuration/assign-pod-node/

• https://kubernetes.io/docs/concepts/configuration/taint-and-toleration/