查看k8s有哪些污点

Kubernetes（k8s）中的污点（taints）是一种用于管理节点调度策略的机制。它们可以防止特定的Pod被调度到不合适的节点上。污点可以根据特定的条件来设置，例如：硬件故障、资源不足、安全性考虑等。其中一个常见的应用场景是：当节点资源不足时，管理员可以给节点添加污点，从而限制新的Pod调度到该节点上。这不仅能提高集群的稳定性，还能确保关键任务的Pod不会被意外中断。

一、污点的基本概念

污点是Kubernetes中用于控制Pod调度的一个重要机制。它通过在节点上添加特定的污点，来阻止不符合条件的Pod被调度到该节点上。污点由三个属性组成：键（Key）、值（Value）、效果（Effect）。键和值可以是任意的字符串，而效果则决定了污点的具体行为，通常有三种：NoSchedule、PreferNoSchedule、NoExecute。

NoSchedule表示新的Pod不会被调度到带有该污点的节点上；PreferNoSchedule表示尽量避免调度，但不是强制的；NoExecute表示现有的Pod也会被驱逐出该节点。

二、污点的应用场景

污点在Kubernetes中有多种应用场景。资源不足是一个常见的应用场景，当节点资源不足时，管理员可以给节点添加污点，从而限制新的Pod调度到该节点上。硬件故障也是一个重要的应用场景，当节点出现硬件故障时，可以通过添加污点来防止新的Pod被调度到该节点，直到故障被修复。安全性考虑也是污点的一个重要应用场景，例如，某些节点可能只允许特定的Pod运行，可以通过添加污点来实现这一点。

资源不足的具体应用场景是：当节点的CPU或内存资源接近耗尽时，可以给节点添加一个NoSchedule效果的污点，这样新的Pod就不会被调度到这个节点上，从而避免资源进一步耗尽导致的系统不稳定。

三、如何添加和移除污点

添加污点的过程通常由集群管理员通过Kubernetes命令行工具kubectl来完成。一个典型的命令格式如下：

kubectl taint nodes <node-name> <key>=<value>:<effect>

例如，给节点node1添加一个键为key1，值为value1，效果为NoSchedule的污点，可以使用如下命令：

kubectl taint nodes node1 key1=value1:NoSchedule

移除污点的命令格式如下：

kubectl taint nodes <node-name> <key>-

例如，移除节点node1上键为key1的污点，可以使用如下命令：

kubectl taint nodes node1 key1-

自动化管理污点也是一个重要的方面。通过使用Kubernetes的自动化工具如Kubelet和Controller Manager，可以实现污点的自动添加和移除。例如，当节点出现硬件故障时，Kubelet可以自动检测并添加相应的污点，当故障被修复后，Controller Manager可以自动移除污点。

四、污点和容忍度的关系

污点和容忍度（tolerations）是相辅相成的。容忍度是Pod的一种属性，用于声明该Pod可以容忍某些特定的污点。通过设置容忍度，Pod可以被调度到带有相应污点的节点上。容忍度同样由三个属性组成：键、值和效果。效果通常有两种：NoSchedule和NoExecute。

例如，一个Pod可以设置如下的容忍度，以允许其被调度到带有键为key1，值为value1，效果为NoSchedule的节点上：

tolerations: - key: "key1" operator: "Equal" value: "value1" effect: "NoSchedule"

容忍度的应用场景包括：高优先级的Pod需要在资源不足的节点上运行，这时可以通过设置容忍度来允许这些Pod被调度到带有NoSchedule效果的节点上。另一个应用场景是：在硬件故障修复期间，某些关键任务的Pod需要继续运行，可以通过设置容忍度来避免这些Pod被驱逐。

五、污点和节点亲和性的区别

污点和节点亲和性（node affinity）都是Kubernetes中用于控制Pod调度的机制，但它们有本质的区别。节点亲和性是通过声明Pod对某些节点的偏好，从而影响调度决策。节点亲和性通常通过Pod的spec.affinity属性来设置，分为requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution和preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution两种类型。

例如，一个Pod可以通过如下的节点亲和性设置，声明其只希望被调度到具有特定标签的节点上：

affinity: nodeAffinity: requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: nodeSelectorTerms: - matchExpressions: - key: "key1" operator: "In" values: - "value1"

节点亲和性和污点的主要区别在于：节点亲和性是通过“吸引”Pod到特定节点上，而污点是通过“排斥”Pod来防止其被调度到特定节点上。节点亲和性更适用于正向的调度策略，而污点则适用于负向的调度策略。

六、污点的最佳实践

在实际应用中，使用污点需要遵循一些最佳实践，以确保系统的稳定性和高效性。合理设置污点和容忍度是最佳实践之一，确保污点和容忍度的设置能够准确反映节点和Pod的实际需求。监控和自动化管理也是最佳实践的重要方面，通过监控节点状态和自动化工具，可以实现污点的动态管理，提高系统的灵活性和响应速度。

例如，在一个大型Kubernetes集群中，可以使用Prometheus和Grafana等监控工具，对节点的资源使用情况进行实时监控，并根据监控结果自动调整污点设置。这样可以确保系统在高负载下仍能保持稳定，并能及时响应节点故障。

定期审查和优化污点和容忍度设置也是最佳实践之一。通过定期审查，可以发现和解决设置中的不合理之处，优化调度策略，提高系统的整体性能和稳定性。

七、案例分析：污点在实际生产环境中的应用

在实际生产环境中，污点的应用场景非常广泛。下面通过一个具体案例来分析污点的应用。

案例背景：某互联网公司运行了一个大型的Kubernetes集群，用于支持多个在线服务。为了提高系统的稳定性和资源利用率，管理员决定使用污点来管理节点调度。

具体措施：首先，管理员对集群中的节点进行了分类，区分出高性能节点和普通节点。对于高性能节点，添加了一个NoSchedule效果的污点，以确保只有特定的高优先级Pod能够被调度到这些节点上。对于普通节点，管理员设置了一个PreferNoSchedule效果的污点，以避免低优先级Pod被调度到资源紧张的节点上。

效果评估：通过以上措施，集群的资源利用率得到了显著提高，高优先级Pod在高性能节点上的运行更加稳定，低优先级Pod在资源紧张的情况下也能得到合理调度，系统的整体稳定性和性能都得到了显著提升。

经验总结：通过合理设置污点和容忍度，可以实现对Pod调度的精细控制，提高系统的资源利用率和稳定性。在实际应用中，结合监控工具和自动化管理，可以进一步优化污点的使用效果。