污点及容忍度

污点介绍

taint，中文译作"污点"。taint是k8s中用于标记Node局限性的，它可让Pod与Node产生排斥性。

查看调度情况

文件 pod-alpine.yaml

 apiVersion: v1
 kind: Pod
 metadata:
   name: pod-alpine
   namespace: default
   labels:
     app: myapp
 spec:
   restartPolicy: Always
   containers:
   - name: container-alpine
     image: alpine:3.7
     command: ["/bin/sh", "-c", "while true;do sleep 3600;done;"]

操作

 # 创建pod
 kubectl apply -f pod-alpine.yaml
 
 # 查看pod
 kubectl get pod pod-alpine -o wide
 
 # 查看node的taint
 kubectl describe node <nodename> | grep Taints

节点	Taint	含义
master	`node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule`	不允许普通 Pod 调度上来
node1	`<none>`	可以正常调度
node2	`<none>`	可以正常调度

这意味着什么

master 节点带 NoSchedule 污点：这是 Kubernetes 的标准做法，防止业务 Pod 跑到控制平面节点上。普通 Pod（没有对应 Toleration）不会调度到 master。
node1 / node2 没有污点：任何 Pod 都可以调度到这两个节点上。

创建和删除Taint

创建节点Taint的格式为：

 kubectl taint node <nodename> key=[value]:effect

删除节点Taint的格式为：

 kubectl taint node <nodename> key=[value]:effect-

命令格式详解

添加污点

 kubectl taint node <nodename> key=[value]:effect

部分	说明	例子
`key`	污点的键（必填）	`node-role.kubernetes.io/master`
`[value]`	污点的值（可选，用 `=` 连接）	`gpu=true`
`effect`	效果（必填，用 `:` 连接）	`NoSchedule`

effect 三种取值：

effect	含义
`NoSchedule`	不容忍的 Pod 不会被调度上来（已运行的不动）
`PreferNoSchedule`	尽量不调度，但没地方去时也可以上
`NoExecute`	不容忍的 Pod 不仅不调度，已在运行的也会被驱逐

示例：

 # 带 value 的
 kubectl taint node node1 gpu=true:NoSchedule
 
 # 不带 value 的（key 后面直接跟 :effect）
 kubectl taint node node1 dedicated:NoSchedule

删除污点

 kubectl taint node <nodename> key=[value]:effect-

关键就是末尾的 -，表示删除。删除时必须完整写对 key、value、effect，才能精确匹配删掉。

示例：

 # 删除你 master 上的那个污点
 kubectl taint node master node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule-
 
 # 删除带 value 的
 kubectl taint node node1 gpu=true:NoSchedule-

⚠️ 注意：- 要紧贴在 effect 后面，中间不能有空格。

实验要求

1.为node1定义污点： taint=:PreferNoSchedule
2.创建pod并查看实际调度的节点
3.为node2定义污点： taint=:NoSchedule
4.重复第2步骤
5.修改node1污点： taint=:NoExecute
6.清除2个节点的所有污点

实验操作

1-
kubectl taint node node1 taint=:PreferNoSchedule

2-
kubectl apply -f pod-alpine.yaml
watch -n 1 kubectl get po pod-alpine -o wide

3-
kubectl taint node node2 taint=:NoSchedule
kubectl delete -f pod-alpine.yaml

4-
kubectl apply -f pod-alpine.yaml

5-
kubectl taint node node1 taint=:PreferNoSchedule-
kubectl taint node node1 taint=:NoExecute

6-
kubectl taint node node1 taint=:NoExecute- && kubectl taint node node2 taint=:NoSchedule-

Taint与pod调度（定向调度）

通过诸如"nodeName"、"nodeSelector"、"affinity"等手段可以实现Pod的定向调度。定向调度代表Pod对节点的偏好，而taint代表着节点对Pod的偏好。当这两个设置出现冲突的时候，又是怎样的结果?

完整的对照表：

Pod 调度方式	PreferNoSchedule (软性排斥)	NoSchedule (硬性排斥)	NoExecute (绝对排斥 + 驱逐)
`nodeName`	✅ 可调度 (无视污点)	✅ 可调度 (无视污点)	❌ 被驱逐 (若没有容忍度)
`nodeSelector`	✅ 可调度 (无其他节点时)	❌ Pending	❌ Pending
`affinity-硬策略`	✅ 可调度 (无其他节点时)	❌ Pending	❌ Pending
`affinity-软策略`	⚠️ 可能调度 (权重决定)	❌ Pending	❌ Pending

测试文件 pod-alpine.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-alpine
  namespace: default
  labels:
    app: myapp
spec:
  nodeName: node1  				# 定向调度
  restartPolicy: Always
  containers:
  - name: container-alpine
    image: alpine:3.7
    command: ["/bin/sh", "-c", "while true;do sleep 3600;done;"]

操作（可以观察 pod 启动后分配工作节点及状态）

# 设置node1的taint
kubectl taint node node1 taint=:PreferNoSchedule

# 启动pod做测试（查看在那个工作节点启动）
kubectl apply -f pod-alpine.yaml
watch -n 1 kubectl get po pod-alpine -o wide
kubectl delete -f pod-alpine.yaml

# 换一个taint （NoSchedule）
kubectl taint node node1 taint=:PreferNoSchedule-
kubectl taint node node1 taint=:NoSchedule
kubectl apply -f pod-alpine.yaml
kubectl taint node node1 taint=:NoSchedule-

# 换最后一个taint （NoExecute）
kubectl delete -f pod-alpine.yaml
kubectl taint node node1 taint=:NoExecute
kubectl apply -f pod-alpine.yaml
kubectl taint node node1 taint=:NoExecute-

容忍度

什么是Toleration toleration，中文译作"容忍”。与taint刚好相反，某些时候我们需要在有污点的节点上运行Pod，这种无视污点的调度方式称呼为容忍(即使节点存在污点，也能容忍下来，依旧让其运行Pod)。

容忍度匹配策略

精确匹配：

spec:
  # 定义容忍策略
  tolerations:
    # Equal精确匹配，表示 key、value、effect必须写全
  - operator: Equal
    # 污点的键。如果设置成 key: "" 代表任意的键值对
    key: taint
    # 污点的值。
    value: ""
    # 污点的效果，如果设置成 effect: "" 代表所有策略
    effect: NoSchedule

模糊匹配：

spec:
  # 定义容忍策略
  tolerations:
    # Exists模糊匹配，表示 key、value、effect满足其中之一即可
  - operator: Exists
    # 污点的键。如果设置成 key: "" 代表任意的键值对
    key: taint
    # 污点的效果，如果设置成 effect: "" 代表所有效果
    effect: NoSchedule

容忍度测试pod （pod-alpine.yaml）

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-alpine
  namespace: default
  labels:
    app: myapp
spec:
  # 定义容忍策略
  tolerations:
    # Equal精确匹配
  - operator: Equal
    key: taint
    value: ""
    effect: NoSchedule
  restartPolicy: Always
  containers:
  - name: container-alpine
    image: alpine:3.7
    command: ["/bin/sh", "-c","while true;do sleep 3600;done;"]

实验步骤

- 1. 为node1定义污点： taint=:PreferNoSchedule
- 2. 为node2定义污点： taint=:NoSchedule
- 3. 创建pod并查看实际调度的节点
- 4. 修改pod 的容忍为： operator: Exists  effect: NoSchedule
     修改node2污点： taint=:NoExecute
- 5. 再次创建pod并查看实际调度的节点
- 6. 清除2个节点的所有污点

实验操作

1-
kubectl taint node node1 taint=:PreferNoSchedule

2-
kubectl taint node node2 taint=:NoSchedule

3-
kubectl  apply -f pod-alpine.yaml 
watch -n 1 kubectl get po pod-alpine -o wide

4-
vim pod-alpine.yaml 编辑配置文件修改内容
kubectl taint node node2 taint=:NoSchedule-
kubectl taint node node2 taint=:NoExecute

5-
kubectl  apply -f pod-alpine.yaml

6-
kubectl taint node node1 taint=:PreferNoSchedule-
kubectl taint node node2 taint=:NoExecute-

亲和及反亲和

亲和介绍

Affinity，中文译作“亲和”。亲和性调度用于表达 Pod 对 Node 的偏好（节点亲和），或 Pod 对其他 Pod 的偏好（Pod 亲和）。与污点“节点排斥 Pod”的方向相反，亲和是“Pod 主动靠近节点或其他 Pod”。

亲和分为两类：

类型	作用对象	解决的问题
节点亲和（nodeAffinity）	Pod 与 Node	Pod 想调度到哪些节点上
Pod 亲和/反亲和（podAffinity / podAntiAffinity）	Pod 与 Pod	Pod 想和哪些 Pod 在一起，或不想和哪些 Pod 在一起

硬亲和与软亲和：与污点的 effect 类似，亲和也有强弱之分：

类型	字段	含义
硬亲和	`requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution`	必须满足，不满足则 Pending
软亲和	`preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution`	尽量满足，不满足也能调度

IgnoredDuringExecution 的含义与容忍度一致：调度时生效，运行后若标签变化不再匹配，不会驱逐已有 Pod。

节点亲和（nodeAffinity）

节点亲和根据 Node 的标签 约束 Pod 可以调度到哪些节点，是 nodeSelector 的增强版，语法更丰富，且支持软策略。

节点亲和匹配策略

硬亲和（required）：

spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: disktype
            operator: In
            values:
            - ssd

软亲和（preferred）：

spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        preference:
          matchExpressions:
          - key: disktype
            operator: In
            values:
            - ssd

weight 范围 1-100，权重越高，调度器越倾向于选择满足条件的节点。

操作符说明

operator	含义
`In`	标签值在列表中
`NotIn`	标签值不在列表中
`Exists`	存在指定 key 的标签
`DoesNotExist`	不存在指定 key 的标签
`Gt` / `Lt`	标签值大于/小于指定值

Pod 亲和及反亲和

Pod 亲和/反亲和基于 节点上已有 Pod 的标签 来约束新 Pod 的调度位置，而非节点自身的标签。

核心概念：

拓扑域（topologyKey）：用节点标签的 key 来划分范围。例如 kubernetes.io/hostname 表示以单个节点为范围，topology.kubernetes.io/zone 表示以可用区为范围。
LabelSelector：筛选参照的 Pod 标签。

语义：

Pod 亲和：如果节点上已有满足条件的 Pod，则新 Pod 应该调度到该节点（或同一拓扑域）。
Pod 反亲和：如果节点上已有满足条件的 Pod，则新 Pod 不应该 调度到该节点（或同一拓扑域）。

Pod 亲和匹配策略

硬亲和（required）：

spec:
  affinity:
    podAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In
            values:
            - backend
        topologyKey: kubernetes.io/hostname

软亲和（preferred）：

spec:
  affinity:
    podAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 100
        podAffinityTerm:
          labelSelector:
            matchExpressions:
            - key: app
              operator: In
              values:
              - backend
          topologyKey: kubernetes.io/hostname

Pod 反亲和匹配策略

硬反亲和（required）：

spec:
  affinity:
    podAntiAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In
            values:
            - web
        topologyKey: kubernetes.io/hostname

软反亲和（preferred）：

spec:
  affinity:
    podAntiAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 100
        podAffinityTerm:
          labelSelector:
            matchExpressions:
            - key: app
              operator: In
              values:
              - web
          topologyKey: kubernetes.io/hostname

拓扑域理解

topologyKey	拓扑域范围	典型用途
`kubernetes.io/hostname`	单个节点	Pod 分散到不同节点（反亲和）
`topology.kubernetes.io/zone`	可用区	Pod 集中到同一可用区（亲和）
`topology.kubernetes.io/region`	区域	跨区域调度约束

⚠️ 注意：使用 Pod 反亲和时，集群中每个节点都必须具有 topologyKey 指定的标签，否则可能导致意外调度行为。Pod 亲和/反亲和计算开销较大，不建议在数百节点的集群中使用。

实验要求

1. 为node1打标签：disk=ssd
2. 创建pod，配置节点硬亲和：必须调度到 disk=ssd 的节点
3. 查看pod调度到的节点
4. 为node2打标签：disk=hdd
5. 修改pod为节点软亲和：偏好 disk=ssd
6. 再次创建pod，观察调度结果
7. 清除node1和node2的标签

实验操作

1-
kubectl label node node1 disk=ssd

2-
cat > pod-nodeaffinity.yaml <<EOF
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-nodeaffinity
  namespace: default
spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: disk
            operator: In
            values:
            - ssd
  restartPolicy: Always
  containers:
  - name: container-alpine
    image: alpine:3.7
    command: ["/bin/sh", "-c", "while true;do sleep 3600;done;"]
EOF
kubectl apply -f pod-nodeaffinity.yaml
watch -n 1 kubectl get po pod-nodeaffinity -o wide

3-
# 观察pod是否运行在 node1 上

4-
kubectl label node node2 disk=hdd

5-
cat > pod-nodeaffinity.yaml <<EOF
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-nodeaffinity
  namespace: default
spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 100
        preference:
          matchExpressions:
          - key: disk
            operator: In
            values:
            - ssd
  restartPolicy: Always
  containers:
  - name: container-alpine
    image: alpine:3.7
    command: ["/bin/sh", "-c", "while true;do sleep 3600;done;"]
EOF

6-
kubectl delete -f pod-nodeaffinity.yaml
kubectl apply -f pod-nodeaffinity.yaml
watch -n 1 kubectl get po pod-nodeaffinity -o wide
# 预期：优先调度到 node1（disk=ssd），若无资源则可能调度到 node2

7-
kubectl label node node1 disk-
kubectl label node node2 disk-
kubectl delete -f pod-nodeaffinity.yaml

FanXing

污点及容忍度定向亲和与反亲和

污点及容忍度

污点介绍

查看调度情况

文件 pod-alpine.yaml

操作

这意味着什么

创建和删除Taint

命令格式详解

添加污点

删除污点

实验要求

实验操作

Taint与pod调度（定向调度）

完整的对照表：

测试文件 pod-alpine.yaml

操作（可以观察 pod 启动后分配工作节点及状态）

容忍度

容忍度匹配策略

容忍度测试pod （pod-alpine.yaml）

实验步骤

实验操作

亲和及反亲和

亲和介绍

节点亲和（nodeAffinity）

节点亲和匹配策略

操作符说明

Pod 亲和及反亲和

Pod 亲和匹配策略

Pod 反亲和匹配策略

拓扑域理解

实验要求

实验操作