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硬性要求（Required During Scheduling Ignored During Execution）
软性偏好（Preferred During Scheduling Ignored During Execution）
硬性要求（Required During Scheduling Ignored During Execution）
软性偏好（Preferred During Scheduling Ignored During Execution）
Taint(污点)与Toleration(容忍)
在Kubernetes（K8s）中，Taint（污点）和Toleration（容忍）是用于控制Pod调度到节点的核心机制，二者协同工作以实现灵活的节点资源分配。
Taint（污点）：节点的排斥标记
- 作用：Taint是节点级别的属性，用于标记节点的特殊限制或要求，阻止不符合条件的Pod被调度到该节点。
- 组成：每个Taint由三部分构成：
- Key（键）：标识污点的唯一名称（如
dedicated=special中的dedicated）。 - Value（值）：可选的附加标识（如
special），与Key共同构成唯一标识。 - Effect（效果）：定义污点对Pod的排斥行为，支持以下三种类型：
- NoSchedule：禁止Pod调度到该节点（除非Pod有匹配的Toleration）。
- PreferNoSchedule：尽量避免调度，但无其他可用节点时仍可调度。
- NoExecute：不仅禁止新Pod调度，还会驱逐节点上已存在的、无匹配Toleration的Pod。
- Key（键）：标识污点的唯一名称（如
Toleration（容忍）：Pod的适配声明
- 作用：Toleration是Pod级别的属性，声明Pod可以容忍哪些节点的污点，从而允许调度到这些节点。
- 匹配规则：Toleration需与节点的Taint在Key和Effect上完全一致，且满足以下条件之一：
- Operator为Equal：Value必须相同（如
key: "dedicated", operator: "Equal", value: "special", effect: "NoSchedule"）。 - Operator为Exists：忽略Value（如
key: "dedicated", operator: "Exists"，表示容忍所有以dedicated为Key的污点）。 - 空Key和Exists：匹配所有污点（如
operator: "Exists"，表示容忍所有污点）。
- Operator为Equal：Value必须相同（如
- 特殊参数：
- tolerationSeconds：仅对
NoExecute有效，指定Pod在节点被标记污点后继续运行的时间（超时后驱逐）。
- tolerationSeconds：仅对
与节点亲和性的对比
- 污点/容忍：通过“排斥”机制控制调度，节点设置污点，Pod声明容忍。
- 节点亲和性：通过“吸引”机制控制调度，Pod声明偏好或硬性要求，节点无需额外标记。
警戒(cordon)和转移(drain)
在 Kubernetes 中，Cordon 和 Drain 是用于节点管理的两个核心命令，分别通过“隔离”和“驱逐”机制控制 Pod 的调度与迁移，确保节点维护或故障处理时的服务连续性。
Cordon：节点隔离（阻止新 Pod 调度）
- 作用：将节点标记为 不可调度（SchedulingDisabled），阻止新 Pod 被分配到该节点，但已运行的 Pod 不受影响。
- 典型场景：
- 节点维护：升级内核、更换硬件等操作前，避免新工作负载干扰。
- 故障排查：节点异常但未完全宕机时，隔离新 Pod 以专注问题修复。
- 资源优化：临时将节点从调度池中移除，平衡集群负载。
Drain：节点驱逐（安全迁移所有 Pod）
- 作用：主动驱逐节点上的所有 Pod，并将节点标记为不可调度，确保负载平稳迁移至其他节点。
- 典型场景：
- 节点下线：替换故障节点或退役旧硬件。
- 批量维护：同时操作多个节点（如滚动升级集群）。
- 资源回收：释放节点资源以重新分配。
- 关键特性：
- Pod 驱逐策略：
- 默认忽略 DaemonSet 管理的 Pod（如日志收集器），因其与节点强绑定。
- 可通过
--force强制驱逐所有 Pod（慎用，可能导致数据丢失）。
- 优雅终止：
- 尊重 Pod 的
terminationGracePeriodSeconds，允许进程完成清理。 - 若 Pod 定义了 PodDisruptionBudget（PDB），Kubernetes 会检查驱逐是否违反最小可用副本数限制。
- 尊重 Pod 的
- 数据安全：
--delete-emptydir-data：强制删除使用emptyDir卷的 Pod（数据会丢失）。- 对于持久化卷（PV），需确保数据可跨节点访问（如云盘或分布式存储）。
- Pod 驱逐策略：
Cordon vs Drain：核心区别
| 特性 | Cordon | Drain |
|---|---|---|
| 作用对象 | 节点调度状态 | 节点上的 Pod |
| 已运行 Pod | 不影响 | 主动驱逐 |
| 典型场景 | 临时隔离节点 | 节点下线或长期维护 |
| 数据安全 | 无影响 | 需处理 emptyDir 或本地存储 |
| 命令组合 | 常单独使用 | 通常与 cordon 隐式配合（drain 会自动标记节点为不可调度） |
亲和性和非亲和性
在 Kubernetes 中，亲和性（Affinity） 主要分为 节点亲和性（Node Affinity） 和 Pod 亲和性（Pod Affinity） 两大类，每类又包含 硬性要求（Required） 和 软性偏好（Preferred） 两种规则。
节点亲和性（Node Affinity）
作用：控制 Pod 调度到满足特定节点标签条件的节点。
硬性要求（Required During Scheduling Ignored During Execution）
- 规则：Pod 必须调度到满足条件的节点，否则调度失败。
- 适用场景：
- 节点必须具备特定硬件（如 GPU、SSD）。
- 节点必须运行特定软件（如特定内核版本）。
- 节点必须属于特定环境（如生产环境、测试环境）。
软性偏好（Preferred During Scheduling Ignored During Execution）
- 规则：调度器优先选择满足条件的节点，但不强制。
- 适用场景：
- 优先使用高性能节点，但允许回退到普通节点。
- 优先选择负载较低的节点。
- 优先选择与当前节点标签匹配的节点（如相同区域）。
Pod 亲和性（Pod Affinity）
作用：控制 Pod 调度到与已运行的特定 Pod 共存（或靠近）的节点。
硬性要求（Required During Scheduling Ignored During Execution）
- 规则：Pod 必须与满足条件的 Pod 运行在同一拓扑域（如节点、可用区）。
- 关键参数：
topologyKey：定义拓扑域的范围（如kubernetes.io/hostname表示节点级，topology.kubernetes.io/zone表示可用区级）。
- 适用场景：
- 确保相关服务（如 Web 和缓存）共存以减少网络延迟。
- 确保数据库副本分散在不同节点以避免单点故障。
软性偏好（Preferred During Scheduling Ignored During Execution）
- 规则：调度器优先将 Pod 与满足条件的 Pod 共存，但不强制。
- 适用场景：
- 优先将 Pod 调度到与目标 Pod 相同的节点或可用区，但允许分散。
- 优化数据本地性（如计算任务靠近数据存储节点）。
亲和性规则的核心操作符
在定义亲和性条件时，可通过以下操作符匹配节点或 Pod 的标签：
In：标签值在指定列表中。NotIn：标签值不在指定列表中。Exists：标签键存在（忽略值）。DoesNotExist：标签键不存在。Gt（仅节点亲和性）：标签值为数字且大于指定值。Lt（仅节点亲和性）：标签值为数字且小于指定值。
亲和性与非亲和性的关系
- 亲和性（Affinity）：通过标签匹配实现 Pod 与节点或其他 Pod 的吸引。
- 非亲和性（Anti-Affinity）：通过标签匹配实现 Pod 与节点或其他 Pod 的排斥。
- 例如：Pod 非亲和性可确保同一服务的副本不运行在同一节点，提高高可用性。
关键对比与注意事项
| 分类 | 类型 | 规则类型 | 核心作用 |
|---|---|---|---|
| 节点亲和性 | 硬性要求 | RequiredDuringScheduling |
强制匹配节点标签 |
| 软性偏好 | PreferredDuringScheduling |
优先匹配节点标签 | |
| Pod 亲和性 | 硬性要求 | RequiredDuringScheduling |
强制共存于指定拓扑域 |
| 软性偏好 | PreferredDuringScheduling |
优先共存于指定拓扑域 |
| 特性 | 亲和性（Affinity） | 非亲和性（Anti-Affinity） |
|---|---|---|
| 目的 | 吸引 Pod 共存或选择特定节点 | 排斥 Pod 共存或避开特定节点 |
| 类型 | 节点亲和性、Pod 亲和性 | 节点非亲和性、Pod 非亲和性 |
| 硬性/软性 | 支持 Required 和 Preferred | 支持 Required 和 Preferred |
| 拓扑域（TopologyKey） | 用于 Pod 亲和性定义共存范围 | 用于 Pod 非亲和性定义隔离范围 |
| 性能影响 | 复杂规则可能增加调度延迟 | 同上 |
- 亲和性：通过标签匹配实现 Pod 与节点或其他 Pod 的吸引，适用于性能优化、共存等场景。
- 非亲和性：通过标签匹配实现 Pod 与节点或其他 Pod 的排斥，适用于高可用、资源隔离等场景。
- 灵活组合：结合硬性/软性规则、拓扑键和权重，可构建复杂的调度策略，满足多样化业务需求。