K8S学习指南(46)-k8s调度之污点与容忍度

2023-12-29 07:39:20

引言

Kubernetes(K8s)是一款开源的容器编排平台,具有强大的调度系统,负责将容器化应用程序合理地分配到集群中的节点上。在K8s中,通过污点(Taints)和容忍度(Tolerations)的机制,可以实现对节点的特性进行标记和容忍,从而实现更灵活的调度策略。本文将深入讨论污点与容忍度的概念、用法,并通过详细的示例演示如何在实际场景中应用这两个特性。

什么是污点与容忍度?

在Kubernetes中,污点是一种用于标记节点的机制,它表示该节点上可能存在某些不适用于所有Pod的特性,如特定硬件、操作系统等。而容忍度则是Pod对污点的响应机制,它定义了Pod是否可以被调度到带有特定污点的节点上。

污点和容忍度的主要应用场景包括:

  1. 硬件差异: 将某个节点标记为具有特定硬件特性,如GPU,然后只有那些具备相应容忍度的Pod才能被调度到该节点上。
  2. 操作系统需求: 标记一些节点为运行特定操作系统的节点,只有设置了相应容忍度的Pod才能被调度到这些节点上。
  3. 节点负载限制: 将一些节点标记为负载较高,只有具备相应容忍度的Pod才能被调度到这些节点上,以实现负载均衡。

污点(Taints)的基本结构

在使用污点之前,我们需要了解其基本结构。一个节点可以被标记为具有一个或多个污点,每个污点都由以下几个组件构成:

  • key: 污点的键,用于标识污点。
  • value: 污点的值,与键一起形成唯一的标识。
  • effect: 污点的作用效果,包括NoSchedule(不调度)、PreferNoSchedule(尽量不调度)和NoExecute(驱逐已有Pod)。

以下是一个简单的节点污点示例:

apiVersion: v1
kind: Node
metadata:
  name: node-1
spec:
  taints:
  - key: "special"
    value: "gpu"
    effect: "NoSchedule"

在这个示例中,我们将名为node-1的节点标记为具有一个特殊的污点,键为special,值为gpu,作用效果为NoSchedule,表示不允许调度普通Pod到这个节点上。

容忍度(Tolerations)的基本结构

容忍度是Pod对污点的响应机制,它定义了Pod是否可以被调度到带有特定污点的节点上。每个容忍度都由以下几个组件构成:

  • key: 容忍度的键,与污点的键进行匹配。
  • operator: 匹配操作符,包括Exists(键存在)、Equal(键值匹配)等。
  • value: 匹配的值,与污点的值进行匹配。
  • effect: 匹配成功后的生效效果,包括NoSchedule(不调度)、PreferNoSchedule(尽量不调度)和NoExecute(驱逐已有Pod)。

以下是一个简单的Pod容忍度示例:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: tolerant-pod
spec:
  containers:
  - name: nginx-container
    image: nginx:latest
  tolerations:
  - key: "special"
    operator: "Equal"
    value: "gpu"
    effect: "NoSchedule"

在这个示例中,我们创建了一个名为tolerant-pod的Pod,定义了容忍度,表示该Pod可以被调度到带有special键为gpu值的节点上。

污点与容忍度的使用方法

1. 定义节点污点

要使用污点,首先需要在节点的定义中配置污点。以下是一个带有多个污点的节点定义示例:

apiVersion: v1
kind: Node
metadata:
  name: node-2
spec:
  taints:
  - key: "special"
    value: "gpu"
    effect: "NoSchedule"
  - key: "critical"
    value: "high-load"
    effect: "NoSchedule"

在这个示例中,我们创建了一个名为node-2的节点,它被标记为具有两个污点。第一个污点的键为special,值为gpu,作用效果为NoSchedule。第二个污点的键为critical,值为high-load,同样作用效果为NoSchedule

2. 定义Pod容忍度

将定义好的污点应用于实际的Pod。以下是一个示例,演示了如何在Pod中定义容忍度:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: tolerant-pod-2
spec:
  containers:
  - name: nginx-container
    image: nginx:latest
  tolerations:
  - key: "special"
    operator: "Equal"
    value: "gpu"
    effect: "NoSchedule"
  - key: "critical"
    operator: "Exists"
    effect: "NoSchedule"

在这个示例中,我们创建了一个名为tolerant-pod-2的Pod,定义了两个容忍度。第一个容忍度表示该Pod可以被调度到带有special键为gpu值的节点上,而第二个容忍度表示该Pod可以被调度到带有critical键的节点上。

3. 验证污点与容忍度

通过查看节点和Pod的描述,我们可以验证污点与容忍度是否被正确应用。执行以下命令:

kubectl describe node <node-name>
kubectl describe pod <pod-name>

在输出中,你应该能够看到与定义的污点和容忍度相对应的信息,确认节点是否被正确标记为有污点,以及Pod是否被正确容忍。

实际应用示例

假设我们有一个Kubernetes集群,其中包含一些具有GPU的节点,同时一些节点负载较高。我们希望确保GPU密集型的Pod能够被调度到具有GPU的节点上,并且负载较高的Pod能够避免被调度到负载已经较高的节点上。通过污点与容忍度,我们可以实现这一需求。

以下是一个示例,演示了如何在集群中使用污点与容忍度:

apiVersion: v1
kind: Node
metadata:
  name: gpu-node
spec:
  taints:
  - key: "gpu"
    value: "true"
    effect: "NoSchedule"
---
apiVersion: v1
kind: Node
metadata:
  name: high-load-node
spec:
  taints:
  - key: "load"
    value: "high"
    effect: "NoSchedule"
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: gpu-intensive-pod
spec:
  containers:
  - name: gpu-container
    image: gpu-intensive-app:latest
  tolerations:
  - key: "gpu"
    operator: "Equal"
    value: "true"
    effect: "NoSchedule"
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: low-load-pod
spec:
  containers:
  - name: low-load-container
    image: low-load-app:latest
  tolerations:
  - key: "load"
    operator: "Exists"
    effect: "NoSchedule"

在这个示例中,我们创建了两个节点,分别是gpu-nodehigh-load-node,它们分别被标记为具有gpuload的污点。然后,我们创建了两个Pod,gpu-intensive-podlow-load-pod,它们分别定义了对应的容忍度。gpu-intensive-pod容忍gpu污点,而low-load-pod容忍load污点。

通过这样的方式,我们可以实现GPU密集型Pod被调度到具有GPU的节点上,而负载较低的Pod避免被调度到负载较高的节点上。

结论

污点与容忍度是Kubernetes中非常有用的调度特性,通过定义节点的污点和Pod的容忍度,实现了对集群资源的更细粒度控制。通过本文的详细介绍和示例,希望读者能够更好地理解和运用污点与容忍度,从而优化Kubernetes集群中的Pod的调度策略,提高应用程序的性能和可用性。

文章来源:https://blog.csdn.net/zhaopeng_yu/article/details/135045792
本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。