K8S调度
- 一、Kubernetes 调度
- 1. Pod 调度介绍
- 2. Pod 启动创建过程
- 3. Kubernetes 的调度过程
- 3.1 调度需要考虑的问题
- 3.2 具体调度过程
- 二、影响kubernetes调度的因素
- 1. nodeName
- 2. nodeSelector
- 3. 亲和性
- 3.1 三种亲和性的区别
- 3.2 键值运算关系
- 3.3 节点亲和性
- 3.4 Pod 亲和性
- 3.5 Pod 反亲和性
- 4. 污点和容忍
- 4.1 污点（Taint）
- 4.2 容忍（Tolerations）
- 5. cordon 和 drain
- 6. Pod启动阶段（相位 phase）
- 7. phase 的可能状态有
- 8. 如何删除 Unknown 状态的 Pod ?
- 9. 故障排除步骤
- 总结
- 1. K8S 如何实现每个组件的协作
- 2. scheduler 的调度算法
- 3. Pod 调度到指定的 node 节点
- 4. 标签的管理操作
- 5. 亲和性
- 6. 亲和性的策略
- 7. 污点和容忍
- 8. 不可调度方式
- 9. Pod 的启动过程
- 10. Pod 生命周期的 5 种状态
- 11. K8S 中的排障手段
一、Kubernetes 调度
1. Pod 调度介绍
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。
调度框架：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/scheduling-eviction/scheduling-framework/
调度策略：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/reference/scheduling/policies/
2. Pod 启动创建过程
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https的6443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。
3. Kubernetes 的调度过程
3.1 调度需要考虑的问题
Scheduler 是 kubernetes 的调度器，主要的任务是把定义的 pod 分配到集群的节点上。其主要考虑的问题如下：
- 公平：如何保证每个节点都能被分配资源；
- 资源高效利用：集群所有资源最大化被使用；
- 效率：调度的性能要好，能够尽快地对大批量的 pod 完成调度工作；
- 灵活：允许用户根据自己的需求控制调度的逻辑。
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。
3.2 具体调度过程
- 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。
- 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。
- 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。
Predicate 常见的算法
| 算法 | 含义 |
|---|---|
| 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。 |
优先级
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：
| 选项 | 含义 |
|---|---|
| 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LeastRequestedPriority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。 |
二、影响kubernetes调度的因素
1. nodeName
指定调度节点：pod.spec.nodeName 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。
vim myapp.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: myapp
spec:replicas: 3selector:matchLabels:app: myapptemplate:metadata:labels:app: myappspec:nodeName: node01containers:- name: myappimage: nginxports:- containerPort: 80
kubectl apply -f demo1.yamlkubectl get pods -o wide#查看详细事件（发现未经过 scheduler 调度分配）
kubectl describe pod myapp-6bc58d7775-6wlpp
2. nodeSelector
pod.spec.nodeSelector：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。
#获取标签帮助
kubectl label --help
Usage:kubectl label [--overwrite] (-f FILENAME | TYPE NAME) KEY_1=VAL_1 ... KEY_N=VAL_N
[--resource-version=version] [options]#需要获取 node 上的 NAME 名称
kubectl get node
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
master01 Ready control-plane,master 54m v1.20.15
node01 Ready <none> 51m v1.20.15
node02 Ready <none> 51m v1.20.15
#给对应的 node 设置标签分别为 class=a 和 class=b
kubectl label nodes node01 class=a
kubectl label nodes node02 class=b#查看标签
kubectl get nodes --show-labels
#修改成 nodeSelector 调度方式
vim myapp1.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: myapp1
spec:replicas: 3selector:matchLabels:app: myapp1template:metadata:labels:app: myapp1spec:nodeSelector:class: acontainers:- name: myapp1image: nginxports:- containerPort: 80
kubectl apply -f myapp1.yaml kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
myapp1-6f999d795-9vc8w 0/1 ContainerCreating 0 13s <none> node01 <none> <none>
myapp1-6f999d795-gpfsh 0/1 ContainerCreating 0 13s <none> node01 <none> <none>
myapp1-6f999d795-nhlg7 0/1 ContainerCreating 0 13s <none> node01 <none>#查看详细事件（通过事件可以发现要先经过 scheduler 调度分配）
kubectl describe pod myapp1-6f999d795-9vc8w
Events:Type Reason Age From Message---- ------ ---- ---- -------Normal Scheduled 41s default-scheduler Successfully assigned default/myapp1-6f999d795-9vc8w to node01Normal Pulling 40s kubelet Pulling image "nginx"Normal Pulled 9s kubelet Successfully pulled image "nginx" in 30.729226268sNormal Created 9s kubelet Created container myapp1Normal Started 9s kubelet Started container myapp1
#修改一个 label 的值，需要加上 --overwrite 参数
kubectl label nodes node02 class=a --overwrite#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 label nodes node02 class-#指定标签查询 node 节点
kubectl get node -l class=a
3. 亲和性
官网：https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/scheduling-eviction/assign-pod-node/
节点亲和 和 pod亲和 如果同时存在且发生冲突，会报错！
亲和性调度是指通过配置的形式，实现优先选择满足条件的Node进行调度，如果没有，也可以调度到不满足条件的节点上，使调度更加灵活。
亲和性（Affinity）主要分为三类：
- 节点亲和性（nodeAfinity）： 以node为目标，解决pod可以调度到哪些node的问题。
- pod亲和性（podAffinity）：以pod为目标，解决pod可以和哪些已经存在pod部署到同一个拓扑域中的问题。
- pod反亲和性（podAntiAfinity）： 以pod为目标，解决pod不能和哪些已存在的pod部署在统一个拓扑域中的问题。
#节点亲和性
pod.spec.nodeAffinity
● preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软策略
● requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬策略#Pod 亲和性
pod.spec.affinity.podAffinity/podAntiAffinity
● preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软策略
● requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬策略
3.1 三种亲和性的区别
| 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，Exisits，DoesNotExist，Gt，Lt | 否 | 指定主机 |
| podAffinity | Pod | In，NotIn，Exisits，DoesNotExist | 是 | Pod与指定Pod同一拓扑域 |
| podAntiAffinity | Pod | In，NotIn，Exisits，DoesNotExist | 是 | Pod与指定Pod不在同一拓扑域 |
3.2 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
3.3 节点亲和性
kubectl get nodes --show-labels
NAME STATUS ROLES AGE VERSION LABELS
master01 Ready control-plane,master 110m v1.20.15 beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=master01,kubernetes.io/os=linux,node-role.kubernetes.io/control-plane=,node-role.kubernetes.io/master=
node01 Ready <none> 107m v1.20.15 beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=node01,kubernetes.io/os=linux
node02 Ready <none> 107m v1.20.15 beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/arch=amd64,kubernetes.io/hostname=node02,kubernetes.io/os=linux
硬策略
#requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬策略
mkdir /opt/affinity
cd /opt/affinityvim pod1.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: affinitylabels:app: node-affinity-pod
spec:containers:- name: with-node-affinityimage: nginxaffinity:nodeAffinity:requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: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.yamlkubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
affinity 1/1 Running 0 13s 10.244.1.30 node01 <none> <none>kubectl delete pod --all && kubectl apply -f pod1.yaml && kubectl get pods -o wide#如果硬策略不满足条件，Pod 状态一直会处于 Pending 状态。
软策略
#preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软策略
vim pod2.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: affinitylabels:app: node-affinity-pod
spec:containers:- name: with-node-affinityimage: nginxaffinity:nodeAffinity: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/hostnameoperator: Invalues:- node02kubectl apply -f pod2.yamlkubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
affinity 1/1 Running 0 5s 10.244.2.35 node02 <none> <none>
#把values:的值改成node01，则会优先在node01上创建Pod
kubectl delete pod --all
kubectl apply -f pod2.yaml
kubectl get pods -o wide
硬策略和软策略结合使用
#如果把硬策略和软策略合在一起使用，则要先满足硬策略之后才会满足软策略
kubectl label nodes node01 class=a
kubectl label nodes node02 class=b
kubectl get nodes --show-labels
vim pod3.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: affinitylabels:app: node-affinity-pod
spec:containers:- name: with-node-affinityimage: nginxaffinity: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/hostnameoperator: NotInvalues:- node02preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: #再满足软策略，优先选择有class=a标签的节点- weight: 1preference:matchExpressions:- key: classoperator: Invalues:- akubectl apply -f pod3.yaml
kubectl get pods -o wide
3.4 Pod 亲和性
#创建标签
kubectl label nodes node01 class=a
kubectl label nodes node02 class=a#创建一个标签为 app=myapp01 的 Pod
vim pod3.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: myapp01labels:app: myapp01
spec:containers:- name: with-node-affinityimage: soscscs/myapp:v1kubectl apply -f pod3.yamlkubectl get pods --show-labels -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES LABELS
myapp01 1/1 Running 0 37s 10.244.2.3 node01 <none> <none> app=myapp01
#使用 Pod 亲和性调度，创建多个 Pod 资源
vim pod4.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: myapp02labels:app: myapp02
spec:containers:- name: myapp02image: nginxaffinity:podAffinity:requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:- labelSelector:matchExpressions:- key: appoperator: Invalues:- myapp01topologyKey: class#仅当节点和至少一个已运行且有键为“app”且值为“myapp01”的标签 的 Pod 处于同一拓扑域时，才可以将该 Pod 调度到节点上。 （更确切的说，如果节点 N 具有带有键 class 和某个值 V 的标签，则 Pod 有资格在节点 N 上运行，以便集群中至少有一个具有键 class 和值为 V 的节点正在运行具有键“app”和值 “myapp01”的标签的 pod。）
#topologyKey 是节点标签的键。如果两个节点使用此键标记并且具有相同的标签值，则调度器会将这两个节点视为处于同一拓扑域中。 调度器试图在每个拓扑域中放置数量均衡的 Pod。
#如果 class 对应的值不一样就是不同的拓扑域。比如 Pod1 在 class=a 的 Node 上，Pod2 在 class=b 的 Node 上，Pod3 在 class=a 的 Node 上，则 Pod2 和 Pod1、Pod3 不在同一个拓扑域，而Pod1 和 Pod3在同一个拓扑域。kubectl apply -f pod4.yamlkubectl get pods --show-labels -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES LABELS
myapp01 1/1 Running 0 4m22s 10.244.1.15 node01 <none> <none> app=myapp01
myapp02 1/1 Running 0 39s 10.244.2.4 node02 <none> <none> app=myapp02
3.5 Pod 反亲和性
vim pod5.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: myapp10labels:app: myapp10
spec:containers:- name: myapp10image: nginxaffinity:podAntiAffinity:preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:- weight: 100podAffinityTerm:labelSelector:matchExpressions:- key: appoperator: Invalues:- myapp01topologyKey: 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 处于相同的拓扑域，Pod 不能被调度到该节点上。）
kubectl apply -f pod5.yamlkubectl get pods --show-labels -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES LABELS
myapp01 1/1 Running 0 8m12s 10.244.1.15 node01 <none> <none> app=myapp01
myapp02 1/1 Running 0 4m29s 10.244.2.4 node02 <none> <none> app=myapp02
myapp10 1/1 Running 0 22s 10.244.2.5 node02 <none> <none> app=myapp10
vim pod6.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: myapp20labels:app: myapp20
spec:containers:- name: myapp20image: nginxaffinity:podAntiAffinity:requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:- labelSelector:matchExpressions:- key: appoperator: Invalues:- myapp01topologyKey: class#由于指定 Pod 所在的 node01 节点上具有带有键 class 和标签值 a 的标签，node02 也有这个kgc=a的标签，所以 node01 和 node02 是在一个拓扑域中，反亲和要求新 Pod 与指定 Pod 不在同一拓扑域，所以新 Pod 没有可用的 node 节点，即为 Pending 状态。
kubectl get pod --show-labels -owide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES LABELS
myapp01 1/1 Running 0 43s 10.244.1.68 node01 <none> <none> app=myapp01
myapp20 0/1 Pending 0 4s <none> <none> <none> <none> app=myapp03kubectl label nodes node02 class=b --overwritekubectl get pod --show-labels -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES LABELS
myapp01 1/1 Running 0 7m40s 10.244.1.68 node01 <none> <none> app=myapp01
myapp21 1/1 Running 0 7m1s 10.244.2.65 node02 <none> <none> app=myapp03
4. 污点和容忍
4.1 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。
#污点的格式
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。
当前 taint effect 支持如下三个选项：
| 选项 | 含义 |
|---|---|
| NoSchedule | 表示 k8s 将不会将 Pod 调度到具有该污点的 Node 上。 |
| PreferNoSchedule | 表示 k8s 将尽量避免将 Pod 调度到具有该污点的 Node 上。 |
| NoExecute | 表示 k8s 将不会将 Pod 调度到具有该污点的 Node 上，同时会将 Node 上已经存在的 Pod 驱逐出去。 |
kubectl get nodes
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
master01 Ready control-plane,master 7m54s v1.20.15
node01 Ready <none> 2m58s v1.20.15
node02 Ready <none> 2m57s v1.20.15#master 就是因为有 NoSchedule 污点，k8s 才不会将 Pod 调度到 master 节点上
kubectl describe node master
......
Taints: node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule
#设置污点
kubectl taint node node01 key1=value1:NoSchedule#节点说明中，查找 Taints 字段
kubectl describe node node01 | grep Taints #去除污点
kubectl taint node node01 key1:NoSchedule-
kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
myapp-5fb876b6f7-6dxmn 1/1 Running 0 97s 10.244.2.4 node02 <none> <none>
myapp-5fb876b6f7-9jgb2 1/1 Running 0 97s 10.244.2.2 node02 <none> <none>
myapp-5fb876b6f7-l9fzc 1/1 Running 0 97s 10.244.2.3 node02 <none> <none>kubectl taint node 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 -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
myapp-5fb876b6f7-pf9dd 0/1 Pending 0 0s <none> node02 <none> <none>
4.2 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。
kubectl taint node node01 check=mycheck:NoExecutevim pod3.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: myapp01labels:app: myapp01
spec:containers:- name: with-node-affinityimage: nginxkubectl apply -f pod3.yaml
#在两个 Node 上都设置了污点后，此时 Pod 将无法创建成功
kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
myapp01 0/1 Pending 0 17s <none> <none> <none> <none>vim pod3.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: myapp01labels:app: myapp01
spec:containers:- name: with-node-affinityimage: nginxtolerations:- key: "check"operator: "Equal"value: "mycheck"effect: "NoExecute"tolerationSeconds: 3600#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 Node 上继续保留运行的时间
kubectl apply -f pod3.yaml#在设置了容忍之后，Pod 创建成功
kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
myapp01 1/1 Running 0 10m 10.244.1.5 node01 <none> <none>
其它注意事项
#1.当不指定 key 值时，表示容忍所有的污点 keytolerations:- operator: "Exists"#2.当不指定 effect 值时，表示容忍所有的污点作用tolerations:- key: "key"operator: "Exists"#3.有多个 Master 存在时，防止资源浪费，可以如下设置
kubectl taint node Master-Name node-role.kubernetes.io/master=:PreferNoSchedule#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 node node01 check=mycheck:NoExecute#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 node master node-role.kubernetes.io/master=:PreferNoSchedule#待所有 Node 的更新操作都完成后，再去除污点
kubectl taint node node01 check=mycheck:NoExecute-
5. cordon 和 drain
##对节点执行维护操作：
kubectl get nodes
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。
#命令格式
kubectl cordon <NODE_NAME> #该node将会变为SchedulingDisabled状态
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。
#命令格式
kubectl drain <NODE_NAME> --ignore-daemonsets --delete-emptydir-data --force--------------------------------------------------------------------------------
--ignore-daemonsets：无视 DaemonSet 管理下的 Pod。
--delete-emptydir-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。
注：执行 drain 命令，会自动做了两件事情：
- 设定此 node 为不可调度状态（cordon)
- evict（驱逐）了 Pod
#kubectl uncordon 将 Node 标记为可调度的状态
kubectl uncordon <NODE_NAME>
6. Pod启动阶段（相位 phase）
Pod 创建完之后，一直到持久运行起来，中间有很多步骤，也就有很多出错的可能，因此会有很多不同的状态。
一般来说，pod 这个过程包含以下几个步骤：
- 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；
- 容器运行起来。如果有健康检查，会根据检查的结果来设置其状态。
7. phase 的可能状态有
- 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：表示无法读取 Pod 状态，通常是 kube-controller-manager 无法与 Pod 通信。Pod 所在的 Node 出了问题或失联，从而导致 Pod 的状态为 Unknow。
8. 如何删除 Unknown 状态的 Pod ?
- 从集群中删除有问题的 Node。使用公有云时，kube-controller-manager 会在 VM 删除后自动删除对应的 Node。 而在物理机部署的集群中，需要管理员手动删除 Node（
kubectl delete node <node_name>）。 - 被动等待 Node 恢复正常，Kubelet 会重新跟 kube-apiserver 通信确认这些 Pod 的期待状态，进而再决定删除或者继续运行这些 Pod。
- 主动删除 Pod，通过执行
kubectl delete pod <pod_name> --grace-period=0 --force强制删除 Pod。但是这里需要注意的是，除非明确知道 Pod 的确处于停止状态（比如 Node 所在 VM 或物理机已经关机），否则不建议使用该方法。特别是 StatefulSet 管理的 Pod，强制删除容易导致脑裂或者数据丢失等问题。
9. 故障排除步骤
#查看Pod事件
kubectl describe TYPE NAME_PREFIX #查看Pod日志（Failed状态下）
kubectl logs <POD_NAME> [-c Container_NAME]#进入Pod（状态为running，但是服务没有提供）
kubectl exec –it <POD_NAME> bashkubectl debug -it <POD_NAME> --image=busybox:1.28 --target=${container_name} #在为 Pod 里的具体某个容器添加一个临时容器（镜像为 busybox），并进行 debug。#查看集群信息
kubectl get nodes#发现集群状态正常
kubectl cluster-info#查看kubelet日志发现
journalctl -xefu kubelet
总结
1. K8S 如何实现每个组件的协作
controller-manager、scheduler、kubelet 通过 List-Watch 机制监听 apiserver 发出的事件，apiserver 通过 List-Watch 机制监听 etcd 发出的事件
2. scheduler 的调度算法
预选策略/预算策略：通过调度算法过滤掉不满足条件的Node节点，如果没有满足条件的Node节点，Pod会处于Pending状态，直到有符合条件的Node节点出现
PodFitsResources、PodFitsHost、PodFitsHostPorts、PodSelectorMatches、NoDiskConflict优选策略：根据优先级选项为满足预选策略条件的Node节点进行优先级权重排序，最终选择优先级最高的Node节点来调度Pod
LeastRequestedPriority、BalancedResourceAllocation、ImageLocalityPriority
3. Pod 调度到指定的 node 节点
1）使用 nodeName 字段指定 Node 节点名称
2）使用 node Selector 指定 Node 节点的标签
3）使用 节点/Pod 亲和性
4）使用 污点+容忍
4. 标签的管理操作
kubectl label <资源类型> <资源名称> 标签key=标签value #添加标签
kubectl label <资源类型> <资源名称> 标签key=标签value --overwrite #将标签进行重写
kubectl label <资源类型> <资源名称> 标签key- #删除标签kubectl get <资源类型> <资源名称> --show-labels #查看标签
kubectl label <资源类型> -l 标签key[] #过滤标签
5. 亲和性
节点亲和性（nodeAffinity）：匹配指定的Node节点标签，将要部署的Pod调度到满足条件的Node节点上Pod亲和性（podAffinity）：匹配指定的Pod标签，将要部署的Pod调度到与指定Pod所在的Node节点处于 同一个拓扑域 的Node节点上Pod反亲和性（podAntiAffinity）：匹配指定的Pod标签，将要部署的Pod调度到与指定Pod所在的Node节点处于 不同的拓扑域 的Node节点上#如何判断是否处于同一个拓扑域
看拓扑域key（topologKey），如果有其他Node节点拥有与指定Pod所在的Node节点相同的 拓扑域key的标签key和value，那么它们就在同一个拓扑域。
6. 亲和性的策略
硬策略（required....）：要强制性的满足指定条件，如果没有满足条件的Node节点，Pod会处于Pending状态，直到有符合条件的Node节点出现软策略（preferred....）：非强制性的，会优先选择满足条件的Node节点调度，即使没有满足条件的Node节点，Pod依然会完成调度
7. 污点和容忍
#污点 taint
kubectl taint node <node名称> key=value:effectNoSchedule(一定不会被调度) PreferNoSchedule(尽量不被调度) NoExecute(不会被调度，并驱逐节点上的Pod)kubectl taint node <node名称> key[=value:effect]-kubectl describe nodes <node名称> | grep Taints#容忍 tolerations
spec:tolerations:- key: 污点键名operator: Equal|Existsvalue: 污点键值effect: NoSchedule|PreferNoSchedule|NoExecute
8. 不可调度方式
#不可调度
kubectl cordon <node名称>kubectl uncordon <node名称>#不可调度 + 驱逐
kubectl drain <node名称> --ignore-daemonsets --delete-emptydir-data --force
9. Pod 的启动过程
1）通过 scheduler 根据调度算法选择一条在最合适的 Node 节点运行 Pod
2）拉取镜像
3）挂载 存储卷 等
4）创建并运行容器
5）根据容器的探针探测结果设置 Pod 状态
10. Pod 生命周期的 5 种状态
pending pod已经创建，但处于包括pod还未完成调度到node节点的过程或者处于镜像拉取过程中、存储卷挂载失败等情况
running pod中至少有一个容器正在运行
succeeded pod中的所有容器都已经成功退出，且不再重启（Complated）
failed pod中的所有容器都已终止，且至少有一个容器异常退出（Error）
unkunown Master 节点的 controller-manager 无法获取pod的状态，通常是因为 Maste r节点与pod所在的 Node 节点通信失联#Pod遵循预定义的生命周期，起始于Pending阶段，如果至少其中有一个主要容器正常启动，
#则进入Running阶段，之后取决于Pod中是否有容器以失败状态结束而进入Succeeded或者Failed阶段。
11. K8S 中的排障手段
kubectl get pods #查看Pod运行状态
kubectl desrcibe <资源类型|pods> <资源名称> #查看资源的详细信息和事件
kubectl logs <pod名称> [-c <容器名>] [-p] #查看容器的进程日志
kubectl exec -it <pod名称> [-c <容器名>] sh|bash #进入Pod容器，查看容器内部相关状态信息
kubectl debug -it <pod名称> --image=<临时容器的镜像名> --target=<目标容器> #在Pod中创建临时容器进入目标容器进行调试在Pod容器的宿主机使用nsenter转换网络等命名空间，直接在宿主机进入目标容器的命名空间进行调试。kubectl get nodes #查看Node节点的运行状态
kubectl get cs #查看Master组件的状态
kubectl cluster-info #查看集群信息journalctl -u kubelet -f #跟踪查看Kubelet进程日志
