污点（Taint）和容忍度（Toleration）存在的意义和需求

在Kubernetes（k8s）中，污点（Taint）和容忍度（Toleration）机制被引入主要是为了满足对集群资源更精细的调度和管理需求，以下从多个方面详细阐述它们出现的原因：

节点资源隔离

• 特殊硬件资源节点：在集群里，有些节点可能配备了特殊的硬件资源，像GPU、FPGA等。为了保证这些特殊资源仅被需要它们的Pod使用，就可以给这些节点添加污点。例如，在深度学习训练场景中，为了确保GPU节点仅运行深度学习相关的训练任务，避免普通业务Pod占用GPU资源，可以给GPU节点添加 nvidia.com/gpu=true:NoSchedule 这样的污点。只有带有对应容忍度的深度学习训练Pod才能被调度到这些节点上。
• 安全敏感节点：部分节点可能存储着敏感数据或者运行着安全要求高的服务，不希望被普通Pod占用。通过添加污点，就能把这些节点和普通业务隔离开来。比如，运行关键数据库服务的节点添加污点后，只有具有特定安全权限且配置了对应容忍度的Pod才能在上面运行。

集群资源平衡

• 负载均衡：集群中的节点性能和资源配置可能存在差异，为了避免所有Pod都集中调度到性能较好的节点上，导致部分节点资源紧张而部分节点资源闲置的情况，可以给性能较好的节点添加污点。这样，只有那些对资源要求高且配置了容忍度的Pod才能调度到这些节点上，其他Pod则会被调度到其他节点，从而实现集群资源的均衡使用。
• 成本控制：不同类型的节点成本可能不同，例如云环境中不同规格的虚拟机节点。通过给成本较高的节点添加污点，可以引导大部分Pod优先使用成本较低的节点，只有在必要时才使用高成本节点，从而降低集群的整体运行成本。

故障处理和维护

• 节点维护：当需要对某个节点进行维护时，可以给该节点添加污点，这样新的Pod就不会被调度到这个节点上。同时，设置合适的容忍度时间，让正在运行的Pod在一定时间内完成当前任务后自动迁移到其他节点，避免维护操作影响业务的正常运行。
• 节点故障：当检测到某个节点出现故障或者资源不足时，可以给该节点添加污点，阻止新的Pod调度到该节点，同时让已有的Pod根据容忍度策略进行迁移或处理，保证集群的稳定性和可用性。

多租户环境支持

在多租户的Kubernetes集群中，不同租户可能有不同的资源需求和安全要求。通过使用污点和容忍度，可以为不同租户分配不同的节点资源，实现租户之间的资源隔离和安全保障。例如，为某个租户的专用节点添加特定的污点，只有该租户的Pod配置了相应的容忍度才能使用这些节点。