k8s有哪些污点

K8s的污点指的是Kubernetes中用来控制Pod调度的一种机制。K8s的污点包括: NoSchedule、PreferNoSchedule、NoExecute。NoSchedule污点会阻止新的Pod调度到有该污点的节点上；PreferNoSchedule污点则表示尽量不调度Pod到有该污点的节点上，但不是绝对禁止；NoExecute污点不仅阻止新的Pod调度到有该污点的节点上，还会逐出已经在该节点上运行的Pod。NoExecute污点在实际运用中较为广泛，因为它不仅能阻止新的Pod调度，还能逐出不符合条件的Pod，从而保持节点的健康状态。

一、NO SCHEDULE污点

NoSchedule污点是Kubernetes中最基础的一种污点类型。它的主要功能是阻止新的Pod调度到有该污点的节点上。NoSchedule污点适用于一些特殊的节点，这些节点可能有特定的硬件配置或者运行了某些关键服务，不希望其他的Pod占用资源。例如，某些节点专门用于运行数据库服务，添加NoSchedule污点可以防止其他非数据库Pod被调度到这些节点上，从而确保数据库的性能和稳定性。

NoSchedule污点的实现相对简单。当一个节点被打上NoSchedule污点时，调度器在进行Pod调度的时候会检测到这一污点，并将其排除在候选节点之外。这种机制在Kubernetes的调度策略中扮演了重要角色，确保了Pod能够被分配到最合适的节点上。尽管NoSchedule污点能够有效地控制Pod的调度，但在某些情况下可能会导致资源的浪费。因为当节点上有足够的资源而没有Pod可以调度时，这些资源就会被闲置。因此，在使用NoSchedule污点时，需要仔细评估其对整体资源利用率的影响。

二、PREFER NO SCHEDULE污点

PreferNoSchedule污点是Kubernetes中一种相对灵活的污点类型。它的主要功能是表示尽量不调度Pod到有该污点的节点上，但不是绝对禁止。换句话说，PreferNoSchedule污点更多的是一种建议，而不是硬性规则。如果没有其他可用的节点，调度器仍然可以将Pod调度到有PreferNoSchedule污点的节点上。

这种污点类型适用于一些资源相对紧张，但还没有达到完全不能运行其他Pod的节点。例如，一些节点可能正在进行高负载的计算任务，但如果没有其他可用的节点，也可以接受一些低优先级的Pod调度过去。在这种情况下，PreferNoSchedule污点可以作为一种调度策略，确保高优先级任务的资源需求，同时也能够在必要时灵活调度其他Pod。

PreferNoSchedule污点的实现机制与NoSchedule污点类似，调度器会在调度Pod时检测到该污点，并尽量避免将Pod调度到这些节点上。然而，如果所有的节点都打上了PreferNoSchedule污点，调度器就会无视这些污点，将Pod调度到最优节点上。这种机制确保了Kubernetes集群的灵活性和高效性，使得资源能够得到最大化的利用。

三、NO EXECUTE污点

NoExecute污点是Kubernetes中最严格的一种污点类型。它不仅阻止新的Pod调度到有该污点的节点上，还会逐出已经在该节点上运行的Pod。这种污点类型主要用于一些需要保持节点健康状态的场景。例如，当节点出现硬件故障或者需要进行维护时，可以打上NoExecute污点，将所有的Pod逐出，并阻止新的Pod调度到该节点上，从而确保节点能够得到及时的修复和维护。

NoExecute污点的实现机制较为复杂。当一个节点被打上NoExecute污点时，调度器不仅会阻止新的Pod调度，还会触发Pod逐出的操作。对于已经在该节点上运行的Pod，Kubernetes会根据Pod的容忍度（Tolerations）来决定是否逐出。如果Pod没有设置相应的容忍度，调度器会立即将其逐出；如果Pod设置了容忍度，调度器会在容忍度时间到期后再逐出。

这种机制在实际运用中非常广泛，特别是在一些高可用性要求较高的场景中。例如，在金融系统、医疗系统等关键业务场景中，节点的健康状态至关重要。一旦节点出现问题，NoExecute污点可以迅速将Pod迁移到其他健康的节点上，确保业务的连续性和稳定性。

四、污点和容忍度的结合使用

污点和容忍度是Kubernetes中用于控制Pod调度的两种重要机制。污点用于标记节点的状态，而容忍度用于标记Pod的调度策略。通过结合使用污点和容忍度，可以实现更加灵活和精确的调度策略。例如，在某些情况下，我们希望某些关键Pod能够容忍NoSchedule污点，从而确保这些Pod能够在资源紧张时仍然能够调度到特定的节点上。

容忍度的设置相对简单，可以在Pod的定义文件中通过Tolerations字段来配置。例如，如果希望某个Pod能够容忍NoSchedule污点，可以在Pod的定义文件中添加以下配置：

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

通过这种配置，Pod可以容忍具有NoSchedule污点的节点，从而被调度到这些节点上。同样，容忍度也可以用于PreferNoSchedule和NoExecute污点，通过设置不同的容忍度策略，可以实现更加灵活的调度控制。

结合使用污点和容忍度可以有效地提高Kubernetes集群的资源利用率和调度灵活性。例如，在一些资源紧张的场景中，我们可以通过设置PreferNoSchedule污点和相应的容忍度策略，确保高优先级任务的资源需求，同时也能够在必要时调度其他Pod，从而实现资源的最大化利用。

五、污点和容忍度的实际应用场景

污点和容忍度在实际运用中有着广泛的应用场景。例如，在混合云环境中，我们可以通过设置不同的污点和容忍度策略，确保Pod能够优先调度到私有云中的节点上，从而节省公共云的使用成本。同时，在一些多租户环境中，我们可以通过设置污点和容忍度，确保不同租户的Pod能够被调度到不同的节点上，从而实现资源隔离和安全性。

在高可用性场景中，污点和容忍度也发挥着重要作用。例如，在一些关键业务系统中，我们可以通过设置NoExecute污点和相应的容忍度策略，确保节点出现问题时，Pod能够迅速迁移到其他健康的节点上，从而保证业务的连续性和稳定性。

在资源优化场景中，通过结合使用污点和容忍度，可以实现资源的最大化利用。例如，在一些计算密集型任务中，我们可以通过设置PreferNoSchedule污点和相应的容忍度策略，确保计算资源能够优先分配给高优先级任务，同时也能够在必要时调度其他Pod，从而实现资源的高效利用。

六、污点和容忍度的配置和管理

在实际运用中，污点和容忍度的配置和管理是一个相对复杂的过程。为了确保调度策略的有效性和稳定性，我们需要对污点和容忍度进行精细化的配置和管理。首先，我们需要根据实际需求确定污点的类型和数量。不同的污点类型适用于不同的场景，例如NoSchedule污点适用于需要隔离的节点，PreferNoSchedule污点适用于资源紧张的节点，NoExecute污点适用于需要维护的节点。

其次，我们需要根据Pod的调度需求设置相应的容忍度策略。容忍度的配置需要考虑到Pod的优先级、资源需求等因素，从而确保Pod能够被调度到最合适的节点上。例如，对于一些关键业务Pod，我们可以设置较高的容忍度，从而确保这些Pod能够在资源紧张时仍然能够调度到特定的节点上。

最后，我们需要对污点和容忍度进行持续监控和管理。通过监控工具和日志分析，我们可以及时发现污点和容忍度配置中的问题，并进行相应的调整和优化。例如，当发现某些节点上的Pod资源利用率较低时，可以考虑调整污点和容忍度策略，从而提高资源利用率。

七、污点和容忍度的最佳实践

为了确保污点和容忍度的有效性和稳定性，我们需要遵循一些最佳实践。首先，在设置污点时，需要充分考虑节点的资源情况和业务需求，从而确保污点的配置能够满足实际需求。例如，对于一些专用节点，可以设置NoSchedule污点，从而确保这些节点上的资源不会被其他Pod占用。

其次，在设置容忍度时，需要根据Pod的优先级和调度需求进行精细化配置。例如，对于一些关键业务Pod，可以设置较高的容忍度，从而确保这些Pod能够在资源紧张时仍然能够调度到特定的节点上。同时，对于一些低优先级Pod，可以设置较低的容忍度，从而避免这些Pod占用关键节点的资源。

另外，定期进行污点和容忍度的监控和优化也是最佳实践之一。通过监控工具和日志分析，我们可以及时发现污点和容忍度配置中的问题，并进行相应的调整和优化。例如，当发现某些节点上的Pod资源利用率较低时，可以考虑调整污点和容忍度策略，从而提高资源利用率。

最后，结合使用污点和其他Kubernetes调度策略也是最佳实践之一。例如，可以结合使用节点亲和性（Node Affinity）和污点，从而实现更加灵活和精确的调度策略。通过节点亲和性，我们可以指定Pod优先调度到某些节点上，而通过污点，我们可以阻止Pod调度到不合适的节点上，从而实现资源的最大化利用和调度的灵活性。

八、总结和展望

Kubernetes中的污点和容忍度是实现Pod调度控制的重要机制。通过设置不同类型的污点和相应的容忍度策略，可以实现资源的隔离、调度的灵活性以及业务的高可用性。NoSchedule、PreferNoSchedule和NoExecute三种污点类型分别适用于不同的场景，通过结合使用这些污点和容忍度，可以实现更加灵活和精确的调度策略。在实际运用中，需要根据业务需求进行精细化配置和管理，遵循最佳实践，并结合其他Kubernetes调度策略，从而实现资源的最大化利用和业务的连续性。随着Kubernetes生态系统的不断发展，污点和容忍度的应用场景和配置策略也将不断丰富和完善，为用户提供更加高效和稳定的调度解决方案。