编辑“︁Kubernetes Node”︁

= Kubernetes Node =

'''Kubernetes Node'''（节点）是 Kubernetes 集群中的工作节点，负责运行容器化应用程序。每个节点由控制平面（Control Plane）管理，并托管一个或多个 Pod（Kubernetes 的最小调度单元）。节点可以是物理服务器或虚拟机，它们提供计算资源（CPU、内存、存储等）来执行集群中的任务。

== 节点组成 ==
一个 Kubernetes 节点由以下核心组件构成：

=== 1. Kubelet ===
'''Kubelet''' 是运行在每个节点上的代理，负责与 Kubernetes 控制平面通信，并确保 Pod 按照预期运行。它管理容器的生命周期，包括启动、停止和监控。

=== 2. Container Runtime ===
'''容器运行时'''（如 Docker、containerd 或 CRI-O）负责在节点上运行容器。Kubelet 通过容器运行时接口（CRI）与容器运行时交互。

=== 3. Kube-proxy ===
'''Kube-proxy''' 是一个网络代理，负责维护节点上的网络规则，使 Pod 能够相互通信，并支持 Service（服务）的负载均衡。

=== 4. 操作系统和硬件资源 ===
节点需要运行一个兼容的操作系统（如 Linux 或 Windows）并提供足够的计算资源（CPU、内存、存储）来运行 Pod。

== 节点状态 ==
Kubernetes 定期检查节点的状态，包括以下信息：
* '''Ready'''：节点是否健康并可以接受 Pod。
* '''MemoryPressure'''：节点是否内存不足。
* '''DiskPressure'''：节点是否磁盘空间不足。
* '''PIDPressure'''：节点是否进程 ID 不足。

可以通过以下命令查看节点状态：
<syntaxhighlight lang="bash">
kubectl describe node <node-name>
</syntaxhighlight>

示例输出：
<pre>
Conditions:
  Type              Status  LastHeartbeatTime                 LastTransitionTime                Reason                       Message
  ----              ------  -----------------                 ------------------                ------                       -------
  Ready             True    Mon, 01 Jan 2023 10:00:00 +0000   Mon, 01 Jan 2023 09:55:00 +0000   KubeletReady                 kubelet is posting ready status
  MemoryPressure    False   Mon, 01 Jan 2023 10:00:00 +0000   Mon, 01 Jan 2023 09:50:00 +0000   KubeletHasSufficientMemory   kubelet has sufficient memory available
  DiskPressure      False   Mon, 01 Jan 2023 10:00:00 +0000   Mon, 01 Jan 2023 09:50:00 +0000   KubeletHasNoDiskPressure     kubelet has no disk pressure
  PIDPressure       False   Mon, 01 Jan 2023 10:00:00 +0000   Mon, 01 Jan 2023 09:50:00 +0000   KubeletHasSufficientPID      kubelet has sufficient PID available
</pre>

== 节点管理 ==
Kubernetes 提供了多种方式来管理节点：

=== 添加节点 ===
新节点可以通过以下方式加入集群：
1. 安装 Kubelet、容器运行时和 Kube-proxy。
2. 使用 kubeadm 或其他工具生成加入令牌。
3. 运行加入命令：
<syntaxhighlight lang="bash">
kubeadm join <control-plane-host>:<port> --token <token> --discovery-token-ca-cert-hash <hash>
</syntaxhighlight>

=== 移除节点 ===
要从集群中移除节点，可以执行：
<syntaxhighlight lang="bash">
kubectl drain <node-name> --ignore-daemonsets --delete-emptydir-data
kubectl delete node <node-name>
</syntaxhighlight>

== 节点资源分配 ==
Kubernetes 允许管理员为节点分配资源（如 CPU 和内存），并确保 Pod 不会超过可用资源。可以通过以下方式查看节点资源：
<syntaxhighlight lang="bash">
kubectl describe node <node-name> | grep -A 5 "Allocated resources"
</syntaxhighlight>

示例输出：
<pre>
Allocated resources:
  (Total limits may be over 100 percent, i.e., overcommitted.)
  Resource           Requests     Limits
  --------           --------     ------
  cpu                500m (25%)   1000m (50%)
  memory             250Mi (5%)   500Mi (10%)
</pre>

== 节点亲和性与污点 ==
Kubernetes 提供了高级调度功能，如节点亲和性（Node Affinity）和污点（Taints）：
* '''节点亲和性'''：允许 Pod 选择特定的节点运行。
* '''污点'''：防止 Pod 调度到不合适的节点。

示例：为节点添加污点
<syntaxhighlight lang="bash">
kubectl taint nodes <node-name> key=value:NoSchedule
</syntaxhighlight>

== 实际案例 ==
假设有一个生产集群，包含以下节点：
* 3 个控制平面节点（运行 Kubernetes 控制组件）。
* 5 个工作节点（运行应用程序 Pod）。

使用 Mermaid 绘制节点拓扑：
<mermaid>
graph TD
  subgraph Kubernetes Cluster
    CP1[Control Plane 1]
    CP2[Control Plane 2]
    CP3[Control Plane 3]
    WN1[Worker Node 1]
    WN2[Worker Node 2]
    WN3[Worker Node 3]
    WN4[Worker Node 4]
    WN5[Worker Node 5]
  end
  CP1 -->|Manages| WN1
  CP2 -->|Manages| WN2
  CP3 -->|Manages| WN3
  CP1 -->|Manages| WN4
  CP2 -->|Manages| WN5
</mermaid>

== 常见问题 ==
* '''Q: 节点不可用时会发生什么？'''
  A: Kubernetes 会自动将 Pod 重新调度到其他可用节点（如果 Pod 由 Deployment 或 StatefulSet 管理）。
* '''Q: 如何扩展集群？'''
  A: 可以添加更多节点以增加计算资源，Kubernetes 会自动平衡负载。

== 总结 ==
Kubernetes 节点是集群的基础工作单元，负责运行容器化应用程序。理解节点的组成、状态和管理方式对于运维 Kubernetes 集群至关重要。通过合理配置资源、污点和亲和性，可以优化 Pod 的调度和集群性能。

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