K8S（Kubernetes）中的Node是集群中的核心对象之一，代表着集群中的单个工作机器。

---

一、Node 概述

Node（节点） 是 Kubernetes 集群中的工作节点，负责运行容器化应用。每个节点可以是物理机、虚拟机或云实例，由 Master 节点统一管理。
核心职责：
• 运行 Pod 及其容器。
• 向 Master 上报资源状态（CPU、内存、存储等）。
• 执行调度器分配的 Pod 生命周期操作（创建、销毁等）。

---

二、Node 的组成

每个 Node 包含以下核心组件：

1. kubelet
   • 与 Master 通信的代理，负责管理 Pod 和容器。
   • 确保 Pod 中容器处于运行状态。
2. kube-proxy
   • 实现 Kubernetes Service 的网络规则，提供负载均衡和流量转发。
3. 容器运行时（Container Runtime）
   • 负责运行容器（如 Docker、containerd、CRI-O）。
4. 操作系统组件
   • 网络插件（CNI）、存储驱动、监控代理等。

---

三、Node 的生命周期

1. 注册（Registration）
   • 新节点通过 kubelet 向 Master 注册。
   • 提供节点信息（IP、资源容量、标签等）。
2. 健康检查（Health Checks）
   • Master 定期检查节点状态（心跳机制）。
   • 异常节点标记为 NotReady，并驱逐其 Pod。
3. 维护与下线（Maintenance/Decommissioning）
   • 通过 kubectl drain 安全驱逐 Pod 并下线节点。

---

四、Node 的管理操作

1. 查看节点信息

# 列出所有节点（基础信息）
kubectl get nodes

# 查看节点详细信息（JSON/YAML 格式）
kubectl get node <node-name> -o yaml

# 查看节点资源使用情况（需安装 metrics-server）
kubectl top node

2. 节点标签（Labels）

标签用于标识节点特性（如硬件类型、区域等），支持调度器定向调度。

# 添加/修改标签
kubectl label node <node-name> disktype=ssd

# 删除标签
kubectl label node <node-name> disktype-

# 通过标签筛选节点
kubectl get nodes -l disktype=ssd

3. 节点污点（Taints）与容忍（Tolerations）

• 污点（Taints）：阻止 Pod 调度到节点（除非 Pod 声明容忍）。

应用于Node上，用于标记Node具有某些不希望的属性，从而阻止新的Pod调度到该Node上（或尽量不调度、或删除已在运行的Pod）。

• 容忍（Tolerations）：允许 Pod 调度到带污点的节点。

应用于Pod上，用于表示Pod能够容忍哪些Taints。通过为Pod添加与Node上Taints相匹配的Tolerations，可以使Pod能够调度到具有这些Taints的Node上。

# 添加污点
kubectl taint node <node-name> key=value:NoSchedule

# 删除污点
kubectl taint node <node-name> key:NoSchedule-

示例 Pod 容忍配置：

spec:
  tolerations:
  - key: "key"
    operator: "Equal"
    value: "value"
    effect: "NoSchedule"

4. 节点维护模式

安全驱逐节点上的所有 Pod（常用于升级或维护）：

# 驱逐 Pod 并标记节点不可调度（NoSchedule）
kubectl cordon <node-name>

# 驱逐所有 Pod 并清空节点
kubectl drain <node-name> --ignore-daemonsets --delete-emptydir-data

# 恢复节点为可调度状态
kubectl uncordon <node-name>

---

五、Node 状态详解

通过 kubectl describe node <node-name> 查看节点状态字段：

• Conditions：节点健康状况（如 Ready、MemoryPressure）。
• Capacity/Allocatable：节点资源总量及可分配量。
• System Info：操作系统、内核版本、容器运行时等。
• Non-terminated Pods：节点上运行的 Pod 列表。

常见状态说明：

状态	含义
Ready	节点健康，可接收新 Pod
MemoryPressure	节点内存不足
DiskPressure	节点磁盘空间不足
PIDPressure	节点进程 ID 资源不足

---

六、节点调度与隔离

1. 手动调度限制

通过 nodeName 强制 Pod 调度到指定节点：

spec:
  nodeName: <node-name>

2. 节点亲和性（Node Affinity）

定向调度到符合标签条件的节点：

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

3. 节点反亲和性（Node Anti-Affinity）

避免 Pod 调度到同一节点（如高可用场景）：

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

---

七、节点维护与故障排查

1. 常见问题场景

• 节点 NotReady：检查 kubelet 服务、网络连接、资源压力。
• Pod 无法调度到节点：确认污点、标签、资源是否满足。
• 节点资源耗尽：清理未使用的镜像或扩容集群。

2. 日志收集

# 查看 kubelet 日志（需 SSH 到节点）
journalctl -u kubelet

# 查看容器运行时日志（如 Docker）
docker logs <container-id>

3. 重置节点

# 清空节点配置（谨慎操作！）
kubeadm reset

---

八、节点监控与优化

1. 监控工具
   • Prometheus + Node Exporter：监控 CPU、内存、磁盘、网络。
   • Kubernetes Dashboard：可视化节点状态。
2. 资源优化
   • 设置合理的 Pod 资源请求（requests）和限制（limits）。
   • 启用自动扩缩（Cluster Autoscaler）。

---

九、总结

Node 是 Kubernetes 集群的基石，理解其管理机制对运维至关重要。通过合理使用标签、污点、亲和性等调度策略，结合监控和维护操作，可确保集群的高效与稳定。节点故障时，快速定位 kubelet、网络或资源问题，是恢复服务的关键能力。

十、拓展

【一起来学kubernetes】16、CronJob使用详解

【一起来学kubernetes】19、Pod使用详解