k8s之list-watch机制、节点调度以及亲和性

一、list-watch机制

1、list-watch介绍

• 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，每个组件之间的设计实现了解耦。
• 用户是通过 kubectl 根据配置文件，向 APIServer 发送命令，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，实际上还没有真正开始部署应用。这里需要 Controller Manager、Scheduler 和 kubelet 的协助才能完成整个部署过程。
• 在 Kubernetes 中，所有部署的信息都会写到 etcd 中保存。实际上 etcd 在存储部署信息的时候，会发送 Create 事件给 APIServer，而 APIServer 会通过监听（Watch）etcd 发过来的事件。其他组件也会监听（Watch）APIServer 发出来的事件。

2、list-watch工作流程

Pod是Kubernetes的基础单元，Pod 启动典型创建过程如下

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http的8080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）。
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：在创建 Pod 的工作就已经完成了后，为什么 kubelet 还要一直监听呢？原因很简单，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。

二、节点调度

1、调度策略

• 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。
• 调度分为几个部分：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、预算策略

Predicate（预算策略）常见的算法可以使用

• PodFitsResources：节点上剩余的资源是否大于 pod 请求的资源。
• PodFitsHost：如果 pod 指定了 NodeName，检查节点名称是否和 NodeName 匹配。
• PodFitsHostPorts：节点上已经使用的 port 是否和 pod 申请的 port 冲突。
• PodSelectorMatches：过滤掉和 pod 指定的 label 不匹配的节点。
• NoDiskConflict：已经 mount 的 volume 和 pod 指定的 volume 不冲突，除非它们都是只读。

如果在 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。

3、优选策略

优先级由一系列键值对组成，键是该优先级项的名称，值是它的权重（该项的重要性）。有一系列的常见的优先级选项包括

• LeastRequestedPriority：通过计算CPU和Memory的使用率来决定权重，使用率越低权重越高。也就是说，这个优先级指标倾向于资源使用比例更低的节点。
• BalancedResourceAllocation：节点上 CPU 和 Memory 使用率越接近，权重越高。这个一般和上面的一起使用，不单独使用。比如 node01 的 CPU 和 Memory 使用率 20:60，node02 的 CPU 和 Memory 使用率 50:50，虽然 node01 的总使用率比 node02 低，但 node02 的 CPU 和 Memory 使用率更接近，从而调度时会优选 node02。
• ImageLocalityPriority：倾向于已经有要使用镜像的节点，镜像总大小值越大，权重越高。

优选策略通过算法对所有的优先级项目和权重进行计算，得出最终的结果。

4、指定调度节点

4.1 方法一：nodeName

• 使用pod.spec.nodeName 参数，将Pod直接调度到指定的Node节点上，会跳过 Scheduler 的调度策略，该匹配规则是强制匹配

#编辑资源配置文件
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: node02
      containers:
      - name: myapp
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
        
kubectl apply -f myapp.yaml
#创建资源

kubectl get pods -owide -w
#跟踪显示pod节点详细信息

4.2 方法二：nodeSelector

• 使用pod.spec.nodeSelector参数，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

kubectl label --help 
#获取标签帮助

kubectl get node
#需要获取 node 上的 NAME 名称

kubectl label nodes node01 xx=a
kubectl label nodes node02 xx=b
#给对应的 node 设置标签分别为 xx=a 和 xx=b

kubectl get nodes --show-labels
#查看标签

#修改成nodeSelector调度方式
vim myapp.yaml
apiVersion: apps/v1  
kind: Deployment  
metadata:
  name: myapp1
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp1
    spec:
      nodeSelector:
        xx: a
      containers:
      - name: myapp1
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80

kubectl apply -f myapp.yaml 
#创建资源

kubectl get pods -o wide
#查看详细信息

kubectl describe pod myapp1-7d8ff8fc55-2nlrw
#查看详细事件（通过事件可以发现要先经过 scheduler 调度分配）
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
kubectl label nodes node02 xx=c --overwrite
#修改一个 label 的值，需要加上 --overwrite 参数（表示覆盖，新增label不需要）

kubectl label nodes node02 xx-
#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 get node -l xx=a
#指定标签查询 node 节点

三、节点亲和性

1、官方文档

https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/scheduling-eviction/assign-pod-node/
#官方文档

2、节点亲和性

pod.spec.nodeAffinity

• preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软策略
• requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬策略

3、Pod亲和性

pod.spec.affinity.podAffinity/podAntiAffinity

• preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软策略
• requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬策略

4、键值运算关系

• In：label 的值在某个列表中
• 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

kubectl get 资源类型 资源名称 --show-labels
#查看标签详细信息

kubectl get 资源类型 -l 标签key=标签value
#精确查找标签

kubectl label 资源类型 资源名称 key=value
#创建标签

kubectl label 资源类型 资源名称 key=value --overwrite
#修改标签

kubectl label 资源类型 资源名称 key-
#删除标签

5、节点亲和性（硬策略）测试

• requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬策略

#编辑资源配置清单
vim pod1.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx001
  labels:
    app: node-affinity-pod
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: soscscs/myapp:v1
  affinity:
  #亲和
    nodeAffinity:
    #节点亲和
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      #定义硬策略
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/hostname
          #指定node的标签
            operator: NotIn
            #设置Pod安装到kubernetes.io/hostname的标签值不在values列表中的node上
            values:
            - node02

kubectl apply -f pod1.yaml
#创建资源

kubectl get pods -owide
#查看详细信息

kubectl delete pod --all && kubectl apply -f pod1.yaml && kubectl get pods -owide
#删除之前创建的pod，重新创建资源，查看pod资源详细信息
#如果硬策略不满足条件，Pod 状态一直会处于 Pending 状态

6、节点亲和性（软策略）测试

• preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软策略

#编辑资源配置文件
vim pod2.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: affinity
  labels:
    app: node-affinity-pod
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: soscscs/myapp:v1
  affinity:
    nodeAffinity:
    #节点亲和
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        #如果有多个软策略选项的话，权重越大，优先级越高
        preference:
          matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/hostname
            operator: In
            values:
            - node03

kubectl apply -f pod2.yaml
#创建资源

kubectl get pods -owide
#把values:的值改成node03，则会优先在node03上创建Pod，若是没有node03节点，会在其他适合的节点创建pod

7、软硬策略结合测试

• 如果把硬策略和软策略合在一起使用，硬策略具有最高优先级，调度器在尝试调度Pod时，会首先检查硬策略是否满足。如果不满足，则不会考虑软策略，而是将Pod保持在待调度状态
• 如果硬策略满足，调度器将尝试满足软策略，但如果无法满足，Pod仍然可以被调度到其他节点上

kubectl delete -f pod2.yaml
#删除之前的pod

#编辑资源配置清单
vim pod3.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: affinity
  labels:
    app: node-affinity-pod
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: soscscs/myapp:v1
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      #先满足硬策略，排除有kubernetes.io/hostname=node02标签的节点
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/hostname
            operator: NotIn
            values:
            - node01
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      #再满足软策略，优先选择有abc=aaa标签的节点
      - weight: 1
        preference:
          matchExpressions:
          - key: xx
            operator: In
            values:
            - a

kubectl get pod -owide -w
#跟踪查看pod详细信息

四、pod亲和性与反亲和性

• Pod亲和性与反亲和性允许用户根据其他Pod的标签或拓扑关系来选择Pod的调度位置。这些规则可以帮助用户将需要相互协作的Pod调度到同一节点上，或者将需要隔离的Pod调度到不同的节点上。
• Pod亲和性规则表示Pod应该被调度到与其他Pod满足特定关系的节点上，而Pod反亲和性规则则表示Pod不应该被调度到与其他Pod具有特定关系的节点上。
• 亲和性：一般用于业务类似的场景

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

1、创建一个标签为 app=myapp01 的 Pod

kubectl delete -f pod3.yaml
#删除pod资源

#编辑配置清单
vim pod4.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp01
  labels:
    app: myapp01
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: nginx

kubectl apply -f pod4.yaml
#创建资源

kubectl get pod -owide --show-labels
#显示pod资源详细信息，标签

2、使用Pod亲和性调度

#编辑资源配置清单
vim pod5.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp02
  labels:
    app: myapp02
spec:
  containers:
  - name: myapp02
    image: nginx
  affinity:
    podAffinity:
    #Pod亲和性规则，用于定义Pod与其他Pod的共存关系
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      #硬策略
      - labelSelector:
      #用于选择具有特定标签的Pod
          matchExpressions:
          #标签选择器的表达式列表，用于定义如何匹配Pod的标签
          - key: app
          #要匹配的标签的键
            operator: In
            #操作符，In表示值必须在给定的列表中
            values:
            #标签的值列表
            - myapp01
        topologyKey: kubernetes.io/hostname
        #用于指定拓扑域的范围。

kubectl apply -f pod5.yaml
#创建资源

kubectl get pods --show-labels -owide
#查看详细信息

3、使用Pod反亲和性调度

#编辑资源配置清单
vim pod6.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp03
  labels:
    app: myapp03
spec:
  containers:
  - name: myapp03
    image: nginx
  affinity:
    podAntiAffinity:
    #反亲和
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      #软策略
      - weight: 100
      #权重（范围：1-100）
        podAffinityTerm:
          labelSelector:
          #调用标签
            matchExpressions:
            - key: app
              operator: In
              values:
              - myapp01
          topologyKey: kubernetes.io/hostname

#如果节点处于 Pod 所在的同一拓扑域且具有键“app”和值“myapp01”的标签， 则该 pod 不应将其调度到该节点上。 （如果 topologyKey 为 kubernetes.io/hostname，则意味着当节点和具有键 “app”和值“myapp01”的 Pod 处于相同的区域，Pod 不能被调度到该节点上。）

kubectl apply -f pod6.yaml
#创建资源

kubectl get pod -owide --show-labels
#显示pod详细信息

亲和总结

节点亲和

调度到满足 Node 节点的标签条件的Node节点 nodeAffinity

• 硬策略：必须满足条件
  • requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution
• 软策略：尽量满足条件，满足不了也没关系
  • preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

硬策略配置

spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: KEY_NAME
            operator: In/NotIn/Exists/DoesNotExist/Gt/Lt
            values:
            - KEY_VALUE

软策略配置

spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: WEIGHT_VALUE
        preference:
          matchExpressions:
          - key: KEY_NAME
            operator: In/NotIn/Exists/DoesNotExist
            values:
            - KEY_VALUE

pod亲和

• 先通过指定的标签匹配找到目的pod，然后根据拓扑域的key，查看目标pod所在的node节点的标签值，如果其他node节点也拥有一样的键值对标签，name他们就处于一个拓扑域中，之后通过pod亲和

#pod亲和（podAffinity）：调度到满足pod的标签条件所对应的node节点（用的硬策略）

spec:
  affinity:
    podAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In/NotIn/Exists/DoesNotExist
            values:
            - KEY_VALUE
        topologyKey: kubernetes.io/hostname
        #Pod亲和必须携带拓扑域字段

pod反亲和

#pod反亲和（podAntiAffinity）：不调度到满足pod的标签条件所对应的node节点（用的软策略）

spec:
  containers:
  affinity:
    podAntiAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: WEIGHT_VALUE
        podAffinityTerm:
          labelSelector:
            matchExpressions:
            - key: app
              operator: In/NotIn/Exists/DoesNotExist
              values:
              - KEY_VALUE
          topologyKey: kubernetes.io/hostname

五、污点(Taint)和容忍(Tolerations)

• 污点与容忍是Kubernetes提供的一种节点排斥机制。通过给节点添加污点，可以阻止某些Pod在该节点上运行，除非这些Pod具有匹配的容忍设置。污点可以是键值对的形式，表示节点的某种属性或状态。而容忍则是Pod的一种属性，表示Pod可以容忍哪些污点。

1、污点(Taint)

• 节点亲和性，是Pod的一种属性（偏好或硬性要求），它使Pod被吸引到一类特定的节点。Taint 则相反，它使节点能够排斥一类特定的 Pod。
• 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。
• 使用 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。

1.1 污点的组成格式

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（key和value是污点的名称和值，而effect则定义了污点的效果。）

1.2 taint effect支持的三个选项（污点效果）

• NoSchedule：新的不能容忍此污点的Pod对象不会被调度至当前节点，但已在该节点上运行的Pod对象不受影响。
• PreferNoSchedule：Kubernetes会尽量避免将新的不能容忍此污点的Pod对象调度至当前节点，但如果没有其他可用节点，仍然会调度。类似于节点亲和与pod亲和中的软策略
• NoExecute：新的不能容忍此污点的Pod对象不会被调度至当前节点，而且已在该节点上运行但不再满足匹配规则的Pod对象将被驱逐。

1.3 master 污点设置

kubectl describe node master01
#查看master节点信息
#master 就是因为有 NoSchedule 污点，k8s才不会将 Pod 调度到 master 节点上

1.4 node上设置污点

kubectl taint nodes node01 key1=value1:NoSchedule
#新建标签key1=value1，设置污点效果为NoSchedule

kubectl describe node node01
#查看node01节点的详细信息

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

1.5 node上设置污点（NoExecute）

kubectl taint nodes 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 -owide
#显示pod详细信息

2、容忍(Tolerations)

• 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 容忍的组成

容忍通常包含以下几个部分

• 键（Key）：与污点的键相匹配。

• 值（Value）：与污点的值相匹配。如果不指定值，Pod将容忍所有值的同名污点。

• 效应（Effect）：与污点的效应相匹配。常见的效应包括NoSchedule、PreferNoSchedule和NoExecute。

• 容忍期限（TolerationSeconds）（仅对NoExecute效应有效）：指定Pod在节点被赋予NoExecute污点后，能够继续在该节点上运行的时间（以秒为单位）。超过这个时间后，Pod将被驱逐。

• 操作符（Operator）：用于指定容忍与污点的匹配方式。常见的操作符包括Equal和Exists。Equal要求键、值和效应都完全匹配，而Exists只要求键和效应匹配。

2.2 设置容忍（Equal）

• node01节点设置污点

kubectl taint node node01 xx=a:NoExecute
#node01节点都设置污点

kubectl describe nodes node01 | grep -i taint
#查看node01节点污点信息

#编辑资源配置清单
vim app.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: tolerations
  labels:
    app: myapp
spec:
  nodeName: node01
  #指定在node01节点上创建
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.18.0
    ports:
    - containerPort: 80
  tolerations:
  #定义Pod可以容忍的节点污点
  - effect: "NoExecute"
  #污点的效应
    key: "xx"
    #污点的键。Pod可以容忍具有这个键的污点
    operator: "Equal"
    #定义如何与污点的值进行比较。Equal表示Pod仅容忍具有指定值的污点
    tolerationSeconds: 50
    #当Pod所在的节点被添加了匹配的污点后，Pod可以继续在该节点上运行的时间（秒）
    value: "a"   

--------------------------------------------------------------------------------------------------------
#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 Pod 上继续保留运行的时间

operator：表示如何与污点的值进行比较，此参数有Equal与Exists两个选项：
#Equal
'Pod将仅容忍节点上键（key）和值（value）与toleration中指定的键和值相匹配的污点。例如node01节点上的pla=a，当toleration定义键和值为pla与a它会容忍，pla=b则不会容忍。如果value字段在容忍中未指定，则Equal操作符默认会使用空字符串作为值进行比较。'
 
#Exists
'当operator设置为Exists时，Pod将容忍所有具有指定键（key）的污点，而不管它们的值（value）是什么。这允许Pod容忍同一类别（即具有相同键）的所有污点，而不必指定特定的值。例如当有pla这个键的所有节点都设置污点时，不需要指定值，所有含有pla键的节点，都会被容忍'
 
tolerationSeconds：允许pod存在时间
'表示当Pod所在的节点被添加了匹配的污点后，Pod还可以继续在该节点上运行的时间（秒）例如上述文件中设置为40，表示该pod在有污点的节点上创建后，如果污点没有被删除，它只会在节点上存在40秒，40秒后，将会被删除'

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

kubectl apply -f app.yaml
#创建资源

kubectl get pod -owide -w
#追踪查看pod资源详细信息

2.3 设置容忍（Exists）

• 当所有节点的pla键都设置污点时，定义pod的容忍的文件operator值设置为Exists，那么它将会容忍所有带有pla键的节点

kubectl taint node node02 xx=b:NoExecute
#node02节点设置污点

kubectl describe nodes node02 | grep -i taint
#查看node02节点污点信息

#修改yaml配置文件
vim app.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: tolerations
  labels:
    app: myapp
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.18.0
    ports:
    - containerPort: 80
  tolerations:
  #定义Pod可以容忍的节点污点
  - effect: "NoExecute"
  #污点的效应
    key: "xx"
    #污点的键。Pod可以容忍具有这个键的污点
    operator: "Exists"
    #定义如何与污点的值进行比较。Exists表示所有含有xx键的节点，都会被容忍
    tolerationSeconds: 50
    #当Pod所在的节点被添加了匹配的污点后，Pod可以继续在该节点上运行的时间（秒）
---
apiVersion: v1  
kind: Pod 
metadata:
  name: tolerations1
  labels:
    app: myapp
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.18.0
    ports:
    - containerPort: 80
  tolerations:
  - effect: "NoExecute"
    key: "xx"
    operator: "Exists"
    tolerationSeconds: 50

#同时创建2个pod
#删除nodeName: node01，不指定创建节点
#删除value: "a"，不指定值
#修改operator: 的值为Exists，所有含有pla键的节点，都会被容忍
#注释，此时node01与node02节点都被设置了污点


kubectl apply -f app.yaml
#创建资源

kubectl get pods -owide -w
#跟踪查看pod资源详细信息

2.4 其它注意事项

tolerations:
- operator: "Exists"
#当不指定 key 值时，表示容忍所有的污点 key

tolerations:
- key: "key"
  operator: "Exists"
#当不指定 effect 值时，表示容忍所有的污点作用

--------------------------------------------------------------------------------------------------------
#有多个 Master 存在时，防止资源浪费，可以如下设置
kubectl taint nodes Master-Name node-role.kubernetes.io/master=:PreferNoSchedule

kubectl taint nodes node01 check=mycheck:NoExecute
#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 nodes master node-role.kubernetes.io/master=:PreferNoSchedule
#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 nodes node01 check=mycheck:NoExecute-
#待所有 Node 的更新操作都完成后，再去除污点

3、维护操作

3.1 cordon （封锁、警戒）

• 作用：阻止新的 Pods 被调度到该节点上。当一个节点被标记为 cordon 时，已经在该节点上运行的 Pods 不会被驱逐，但新的 Pods 不会被调度到这个节点。
• cordon的作用类似于NoSchedule
• 使用场景：通常用于节点的维护或升级，确保在维护期间不会有新的工作负载被分配到该节点上。

3.1.1 cordon进行维护操作

kubectl taint node node01 xx-
kubectl taint node node02 xx-
#去除node01节点、node02节点的污点

kubectl describe nodes node01 | grep -i taint
kubectl describe nodes node02 | grep -i taint
#查看node节点污点信息

kubectl cordon node01
#使用cordon封锁node01节点

kubectl describe nodes node01 | grep -i taint
#查看node01节点cordon信息

#编辑资源配置清单，创建两个pod
vim cordon.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: cordon01
  labels:
    app: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.18.0
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: cordon02
  labels:
    app: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.18.0

kubectl apply -f cordon.yaml
#创建资源

kubectl get pod -owide -w
#追踪查看pod资源详细信息

3.1.2 恢复调度

kubectl uncordon node01
#去除cordon、恢复调度

kubectl describe nodes node01 | grep -i taint
#查看node01节点污点信息

3.2 drain（驱逐）

• 作用：驱逐节点上的所有 Pods，即将它们从节点上移除并重新调度到其他可用的节点上。在执行 drain 操作时，可以指定一些选项，如忽略 DaemonSets 管理的 Pods，或者强制驱逐即使 Pods 有对应的容忍度。
• drain的作用类似于NoExecute
• 使用场景：当需要对某个节点进行维护、升级或删除时，可以使用 drain 命令来确保节点上的 Pods 被安全地迁移到其他节点。

kubectl drain node01
#基本驱逐命令，会驱逐节点上的所有 Pods（除了 DaemonSets 管理的 Pods）。

kubectl drain node01 --ignore-daemonsets=true
#忽略 DaemonSets 管理的 Pods，驱逐其他所有 Pods。

kubectl drain node01 --force --ignore-daemonsets --delete-local-data
#强制驱逐所有 Pods（包括 DaemonSets），并删除 Pods 的本地数据。
#注意，使用 --force 选项可能会导致数据丢失，请确保在使用前备份重要数据。

3.2.1 drain进行维护操作

kubectl get pods -owide
#查看pod资源详细信息

kubectl drain node02 --ignore-daemonsets=true --delete-emptydir-data --force
#驱逐node02节点的pod信息

--ignore-daemonsets=true：忽略 DaemonSets 管理的 Pods，驱逐其他所有 Pods。
--delete-local-data：强制驱逐所有 Pods（包括 DaemonSets），并删除 Pods 的本地数据。
--force：强制释放不是控制器管理的 Pod，例如 kube-proxy。

kubectl get pods -owide
#查看pod资源信息

kubectl describe nodes node02 | grep -i taint
#查看node02节点污点信息

注：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

3.2.2 恢复调度

kubectl uncordon node02
#kubectl uncordon 将 Node02 标记为可调度的状态

kubectl describe nodes node02 | grep -i taint
#查看node02节点的污点信息

六、Pod启动阶段（相位 phase）

1、pod启动过程

• 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
• 拉取镜像
• 挂载存储配置等
• 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

2、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：因为某些原因无法取得 Pod 的状态，通常是因为与 Pod 所在主机通信失败

3、故障排除步骤

kubectl describe TYPE NAME_PREFIX
#查看Pod事件

kubectl logs <POD_NAME> [-c Container_NAME]
#查看Pod日志（Failed状态下）

kubectl exec –it <POD_NAME> bash
#进入Pod（状态为running，但是服务没有提供）

kubectl get nodes
#查看集群信息

kubectl cluster-info
#发现集群状态正常

journalctl -xefu kubelet
#查看kubelet日志发现

4、对节点执行维护操作

kubectl cordon <NODE_NAME>
#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
#该node将会变为SchedulingDisabled状态

kubectl drain <NODE_NAME> --ignore-daemonsets --delete-local-data --force
#驱逐该节点的pod资源
#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

--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。

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

总结

污点（taint）

• 是一种用于标记node节点的属性，会阻止调度器在该节点上去创建

容忍（Tolerations）

• 用于标记pod可以在哪些node节点上去调度运行，如果一个节点拥有pod容忍度中指定的taint（污点），name该节点上就可以调度pod

驱逐

• 指k8s集群中删除pod的过程，pod可以被驱逐，因为节点已经无法继续运行，或者因为需要将pod从一个节点转移到另一个节点

故障排除步骤

kubectl get pod/node
#查看pod/node状态的提示

kubectl describe
#查看相关资源的详细事件信息

kubectl logs
#查看pod容器进程的日志

kubectl exec -it
#进入pod容器查看容器的一些状态

journalctl -u kubectl
#查看kubectl的进程日志