2. Kubernetes 节点生命周期管理基础：Node状态、Taint与Toleration、Cordon与Drain概念

节点是Kubernetes集群的计算资源载体，其生命周期管理直接决定工作负载的可用性与运维操作的平滑度。本章从节点状态机出发，逐步深入污点与容忍度调度控制，再到封锁与驱逐的实操语义，为后续集群升级中的节点排水治理建立完整认知基础。

2.1 节点状态机与核心字段

每个Node对象通过 status.conditions 数组报告当前健康状态，kube-controller-manager 中的 node-lifecycle-controller 根据心跳与条件变化驱动状态迁移。

条件类型	可能状态	含义
Ready	True / False / Unknown	节点是否正常接收并响应Pod调度请求
DiskPressure	True / False	节点磁盘容量或inode接近耗尽
MemoryPressure	True / False	节点内存剩余低于驱逐阈值
PIDPressure	True / False	节点PID分配接近上限
NetworkUnavailable	True / False	节点网络插件报告不可用

2.2 Taint（污点）与 Toleration（容忍度）

Taint 是节点对Pod的排斥标记，Toleration 是Pod对特定Taint的容忍声明。两者共同构成Kubernetes调度准入的“白名单”机制。

2.2.1 Taint 三元组

kubectl taint nodes node1 key=value:Effect

Effect	调度行为	典型场景
NoSchedule	不允许新Pod调度到该节点（已有Pod不受影响）	节点维护前预标记
PreferNoSchedule	尽量不调度，但不强制（软约束）	节点资源紧张但未完全不可用
NoExecute	不允许新Pod调度，且立即驱逐不匹配的已有Pod	节点故障隔离、安全隔离

2.2.2 Toleration 声明格式

tolerations:
- key: "node.kubernetes.io/unreachable"
  operator: "Exists"
  effect: "NoExecute"
  tolerationSeconds: 300

2.3 Cordon（封锁）与 Drain（排水）

Cordon 与 Drain 是节点下线前最常用的两个操作，但语义与影响范围有本质区别。

2.3.1 Cordon：标记不可调度

kubectl cordon node1
# 节点状态变为 SchedulingDisabled

• 效果：仅阻止新Pod调度到该节点，已有Pod继续运行。
• 恢复：kubectl uncordon node1 移除封锁标记。
• 适用：节点短暂维护、资源预留、灰度下线前准备。

2.3.2 Drain：驱逐Pod并标记不可调度

kubectl drain node1 --ignore-daemonsets --delete-emptydir-data

• 效果：先执行Cordon，再驱逐节点上所有非DaemonSet的Pod（通过eviction API）。
• 关键参数：
  • --ignore-daemonsets：保留DaemonSet Pod（必须指定）。
  • --delete-emptydir-data：允许驱逐使用emptyDir的Pod（默认拒绝）。
  • --force：强制驱逐不受Pdb保护的Pod。
  • --grace-period：Pod优雅终止宽限期（秒）。
• 恢复：必须先 uncordon 才能重新调度Pod。

2.4 节点生命周期状态迁移图

下图展示了节点从正常状态到完全下线过程中，Cordon、Drain、Taint 三个操作的作用阶段与状态变化。

2.5 操作对比速查表

操作	阻止新Pod调度	驱逐已有Pod	影响DaemonSet	恢复方式
Cordon	✅ 是	❌ 否	❌ 否	uncordon
Drain	✅ 是	✅ 是（通过eviction）	❌ 需 --ignore-daemonsets	uncordon
Taint (NoSchedule)	✅ 是	❌ 否	❌ 否（除非无容忍度）	删除Taint
Taint (NoExecute)	✅ 是	✅ 是（立即驱逐不匹配Pod）	✅ 是（除非有容忍度）	删除Taint

2.6 节点生命周期管理流程图

以下流程图展示了集群升级场景中，节点从正常状态到完成排水、升级、再恢复的完整操作序列。