Заплямованість та Толерантність

Спорідненість вузла (node affinity) це властивість Podʼа, яка привертає Pod до набору вузлів (або як перевага, або як жорстка вимога). Заплямованість (taint) є протилежною властивістю — вона дозволяє вузлу відштовхувати набір Podʼів.

Толерантність застосовуються до Podʼів. Толерантність дозволяє планувальнику розміщувати Podʼи, що збігаються з відповідними позначками заплямованості. Толерантність дозволяє планування, але не гарантує його: планувальник також оцінює інші параметри в межах свого функціонала.

Заплямованість та толерантність працюють разом, щоб забезпечити те, щоб Podʼи не розміщувались на непридатних вузлах. Одна або декілька позначок заплямованості застосовуються до вузла; це дозволяє позначити, що вузол не повинен приймати жодних Podʼів, які не толерують цих позначок заплямованості.

Концепції

Ви додаєте позначку taint до вузла за допомогою kubectl taint. Наприклад,

kubectl taint nodes node1 key1=value1:NoSchedule

додає taint до вузла node1. Taint має ключ key1, значення value1 і ефект taint NoSchedule. Це означає, що жодний Pod не зможе розміститись на node1, якщо він не має відповідної толерантності.

Щоб видалити taint, доданий командою вище, можна виконати:

kubectl taint nodes node1 key1=value1:NoSchedule-

Ви вказуєте толерантність для Podʼа в PodSpec. Обидві наступні толерантності "відповідають" taint, створеному за допомогою команди kubectl taint вище, і, отже, Pod з будь-якою з толерантностей зможе розміститись на node1:

tolerations:
- key: "key1"
  operator: "Equal"
  value: "value1"
  effect: "NoSchedule"

tolerations:
- key: "key1"
  operator: "Exists"
  effect: "NoSchedule"

Основний планувальник Kubernetes бере до уваги taint та толерантності при виборі вузла для запуску певного Podʼа. Проте, якщо ви вручну вказуєте .spec.nodeName для Podʼа, ця дія оминає планувальник; Pod тоді привʼязується до вузла, на який ви його призначили, навіть якщо на цьому вузлі є taint типу NoSchedule, які ви обрали. Якщо це трапиться і на вузлі також встановлено taint типу NoExecute, kubelet видалятиме Pod, якщо не буде встановлено відповідну толерантність.

Ось приклад Podʼа, у якого визначено деякі толерантності:

pods/pod-with-toleration.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
  labels:
    env: test
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
  tolerations:
  - key: "example-key"
    operator: "Exists"
    effect: "NoSchedule"

Типово значення для operator є Equal.

Толерантність має "збіг" з taint, якщо ключі є однаковими та ефекти є однаковими також, і:

• оператор — Exists (у цьому випадку не слід вказувати value), або
• оператор — Equal, а значення повинні бути рівні.

У вищенаведеному прикладі використовувався effect NoSchedule. Також можна використовувати effect PreferNoSchedule.

Дозволені значення для поля effect:

NoExecute

Це впливає на Podʼи, які вже запущені на вузлі наступним чином:

• Podʼи, які не толерують taint, негайно виселяються
• Podʼи, які толерують taint, не вказуючи tolerationSeconds в їхній специфікації толерантності, залишаються привʼязаними назавжди
• Podʼи, які толерують taint з вказаним tolerationSeconds залишаються привʼязаними протягом зазначеного часу. Після закінчення цього часу контролер життєвого циклу вузла виводить Podʼи з вузла.

NoSchedule

На позначеному taint вузлі не буде розміщено нові Podʼи, якщо вони не мають відповідної толерантності. Podʼи, які вже працюють на вузлі, не виселяються.

PreferNoSchedule

PreferNoSchedule — це "preference" або "soft" варіант NoSchedule. Планувальник спробує уникнути розміщення Podʼа, який не толерує taint на вузлі, але це не гарантовано.

На один вузол можна накласти декілька taint і декілька толерантностей на один Pod. Спосіб, яким Kubernetes обробляє декілька taint і толерантностей, схожий на фільтр: починаючи з усіх taint вузла, потім ігнорує ті, для яких Pod має відповідну толерантність; залишаються невідфільтровані taint, які мають зазначені ефекти на Pod. Зокрема,

• якщо є принаймні один невідфільтрований taint з ефектом NoSchedule, тоді Kubernetes не буде планувати Pod на цей вузол
• якщо немає невідфільтрованих taint з ефектом NoSchedule, але є принаймні один невідфільтрований taint з ефектом PreferNoSchedule, тоді Kubernetes спробує не планувати Pod на цей вузол
• якщо є принаймні один невідфільтрований taint з ефектом NoExecute, тоді Pod буде виселено з вузла (якщо він вже працює на вузлі), і він не буде плануватися на вузол (якщо він ще не працює на вузлі).

Наприклад, уявіть, що ви накладаєте taint на вузол таким чином

kubectl taint nodes node1 key1=value1:NoSchedule
kubectl taint nodes node1 key1=value1:NoExecute
kubectl taint nodes node1 key2=value2:NoSchedule

І Pod має дві толерантності:

tolerations:
- key: "key1"
  operator: "Equal"
  value: "value1"
  effect: "NoSchedule"
- key: "key1"
  operator: "Equal"
  value: "value1"
  effect: "NoExecute"

У цьому випадку Pod не зможе плануватися на вузол, оскільки відсутня толерантність, яка відповідає третьому taint. Але він зможе продовжувати працювати, якщо він вже працює на вузлі, коли до нього додається taint, оскільки третій taint — єдиний з трьох, який не толерується Podʼом.

Зазвичай, якщо до вузла додається taint з ефектом NoExecute, то будь-які Podʼи, які не толерують taint, будуть негайно виселені, а Podʼи, які толерують taint, ніколи не будуть виселені. Однак толерантність з ефектом NoExecute може вказати необовʼязкове поле tolerationSeconds, яке визначає, як довго Pod буде привʼязаний до вузла після додавання taint. Наприклад,

tolerations:
- key: "key1"
  operator: "Equal"
  value: "value1"
  effect: "NoExecute"
  tolerationSeconds: 3600

означає, що якщо цей Pod працює і до вузла додається відповідний taint, то Pod залишиться привʼязаним до вузла протягом 3600 секунд, а потім буде виселений. Якщо taint видаляється до цього часу, то Pod не буде виселений.

Приклади використання

Заплямованість та Толерантність є гнучким способом відвадити Podʼи від вузлів або виселення Podʼів, які не повинні працювати. Деякі з варіантів використання:

• Призначені вузли: Якщо ви хочете призначити певний набір вузлів для виключного використання конкретним набором користувачів, ви можете додати taint на ці вузли (наприклад, kubectl taint nodes nodename dedicated=groupName:NoSchedule) і потім додати відповідну толерантність до їхніх Podʼів (це найкраще робити за допомогою власного контролера допуску). Podʼам з толерантностями буде дозволено використовувати позначені (призначені) вузли, а також будь-які інші вузли в кластері. Якщо ви хочете призначити вузли виключно для них та забезпечити, що вони використовують лише призначені вузли, то ви також повинні додатково додати мітку, аналогічну taint, до того ж набору вузлів (наприклад, dedicated=groupName), і контролер допуску повинен додатково додати спорідненість вузла, щоб вимагати, щоб Podʼи могли плануватися лише на вузли з міткою dedicated=groupName.

• Вузли зі спеціальним обладнанням: У кластері, де невелика підмножина вузлів має спеціалізоване обладнання (наприклад, GPU), бажано утримувати Podʼи, які не потребують спеціалізованого обладнання, поза цими вузлами, щоб залишити місце для Podʼів, які дійсно потребують спеціалізованого обладнання. Це можна зробити, накладаючи taint на вузли зі спеціалізованим обладнанням (наприклад, kubectl taint nodes nodename special=true:NoSchedule або kubectl taint nodes nodename special=true:PreferNoSchedule) і додавання відповідної толерантності до Podʼів, які використовують спеціалізоване обладнання. Як і у випадку з призначеними вузлами, найпростіше застосовувати толерантності за допомогою власного контролера допуску. Наприклад, рекомендується використовувати Розширені ресурси для представлення спеціального обладнання, позначайте вузли зі спеціальним обладнанням розширеним імʼям ресурсу і запускайте контролер допуску ExtendedResourceToleration. Тепер, оскільки вузли позначені, жоден Pod без толерантності не буде плануватися на них. Але коли ви надсилаєте Pod, який запитує розширений ресурс, контролер допуску ExtendedResourceToleration автоматично додасть правильну толерантність до Podʼа і цей Pod буде плануватися на вузли зі спеціальним обладнанням. Це забезпечить, що ці вузли зі спеціальним обладнанням призначені для Podʼів, які запитують таке обладнання, і вам не потрібно вручну додавати толерантності до ваших Podʼів.

• Виселення на основі taint: Поведінка виселення, що налаштовується для кожного Podʼа, коли є проблеми з вузлом, яка описана в наступному розділі.

Виселення на основі taint

Контролер вузла автоматично накладає taint на вузол, коли виконуються певні умови. Наступні taint є вбудованими:

• node.kubernetes.io/not-ready: Вузол не готовий. Це відповідає тому, що стан NodeCondition "Ready" є "False".
• node.kubernetes.io/unreachable: Вузол недоступний з контролера вузла. Це відповідає тому, що стан NodeCondition "Ready" є "Unknown".
• node.kubernetes.io/memory-pressure: Вузол має проблеми з памʼяттю.
• node.kubernetes.io/disk-pressure: Вузол має проблеми з диском.
• node.kubernetes.io/pid-pressure: Вузол має проблеми з PID.
• node.kubernetes.io/network-unavailable: Мережа вузла недоступна.
• node.kubernetes.io/unschedulable: Вузол не піддається плануванню.
• node.cloudprovider.kubernetes.io/uninitialized: Коли kubelet запускається з "зовнішнім" хмарним провайдером, цей taint накладається на вузол для позначення його як невикористовуваного. Після того як контролер з cloud-controller-manager ініціалізує цей вузол, kubelet видаляє цей taint.

У разі, якщо потрібно спорожнити вузол, контролер вузла або kubelet додає відповідні taint з ефектом NoExecute. Цей ефект типово додається для taint node.kubernetes.io/not-ready та node.kubernetes.io/unreachable. Якщо умова несправності повертається до нормального стану, kubelet або контролер вузла можуть видалити відповідні taint.

У деяких випадках, коли вузол недоступний, сервер API не може спілкуватися з kubelet на вузлі. Рішення про видалення Podʼів не може бути передане до kubelet до тих пір, поки звʼязок з сервером API не буде відновлено. Протягом цього часу Podʼи, які заплановані для видалення, можуть продовжувати працювати на розділеному вузлі.

Ви можете вказати tolerationSeconds для Podʼа, щоб визначити, як довго цей Pod залишається привʼязаним до несправного або вузла, ще не відповідає.

Наприклад, ви можете довго зберігати застосунок з великою кількістю локального стану, привʼязаного до вузла, у разі розділу мережі, сподіваючись, що розділ відновиться, і, таким чином, можна уникнути виселення Podʼа. Толерантність, яку ви встановили для цього Pod, може виглядати так:

tolerations:
- key: "node.kubernetes.io/unreachable"
  operator: "Exists"
  effect: "NoExecute"
  tolerationSeconds: 6000

Podʼи DaemonSet створюються з толерантностями NoExecute для наступних taint без tolerationSeconds:

• node.kubernetes.io/unreachable
• node.kubernetes.io/not-ready

Це забезпечує, що Podʼи DaemonSet ніколи не будуть видалені через ці проблеми.

Позначення вузлів taint за умовами

Панель управління, використовуючи контролер вузла, автоматично створює taint з ефектом NoSchedule для умов вузла.

Планувальник перевіряє taint, а не умови вузла, коли він приймає рішення про планування. Це забезпечує те, що умови вузла не впливають безпосередньо на планування. Наприклад, якщо умова вузла DiskPressure активна, панель управління додає taint node.kubernetes.io/disk-pressure і не планує нові Podʼи на уражений вузол. Якщо умова вузла MemoryPressure активна, панель управління додає taint node.kubernetes.io/memory-pressure.

Ви можете ігнорувати умови вузла для новостворених Podʼів, додавши відповідні толерантності Podʼів. Панель управління також додає толерантність node.kubernetes.io/memory-pressure на Podʼи, які мають клас QoS інший, ніж BestEffort. Це тому, що Kubernetes вважає Podʼи у класах QoS Guaranteed або Burstable (навіть Podʼи без встановленого запиту на памʼять) здатними впоратися з тиском на памʼять, тоді як нові Podʼи BestEffort не плануються на уражений вузол.

Контролер DaemonSet автоматично додає наступні толерантності NoSchedule для всіх демонів, щоб запобігти порушенню роботи DaemonSet.

• node.kubernetes.io/memory-pressure
• node.kubernetes.io/disk-pressure
• node.kubernetes.io/pid-pressure (1.14 або пізніше)
• node.kubernetes.io/unschedulable (1.10 або пізніше)
• node.kubernetes.io/network-unavailable (тільки для мережі хосту)

Додавання цих толерантностей забезпечує сумісність з попередніми версіями. Ви також можете додавати довільні толерантності до DaemonSets.

Що далі

• Дізнайтеся про Виселення через тиск на вузол та як його налаштувати
• Ознайомтесь з Пріоритетом Podʼа