6.7 테인트(Taints)와 톨러레이션(Tolerations)의 파드 할당 조건

🎯 학습 목표

테인트와 톨러레이션의 동작 원리 이해
Equal/Exists 연산자별 매칭 규칙 습득
실제 YAML 코드 작성 및 적용 방법 학습

📋 기본 개념

테인트(Taints)

노드에 설정되어 특정 파드의 스케줄링을 제한하는 메커니즘
Key, Value, Effect 3가지 요소로 구성

톨러레이션(Tolerations)

파드에 설정되어 테인트가 있는 노드에 스케줄링될 수 있도록 허용하는 메커니즘
테인트와 매칭되는 Key, Value, Effect와 Operator 설정

🛠️ 실습 환경 설정

노드에 테인트 설정

# 노드에 테인트 추가
kubectl taint nodes <node-name> key=value:NoSchedule
 
# 예시: worker 노드에 특수 용도 테인트 설정
kubectl taint nodes worker1 special=true:NoSchedule
kubectl taint nodes worker2 gpu=nvidia:NoSchedule
 
# 테인트 확인
kubectl describe node <node-name> | grep Taints
 
# 테인트 제거
kubectl taint nodes <node-name> key=value:NoSchedule-

마스터 노드 테인트 확인

# 마스터 노드의 기본 테인트 확인
kubectl describe node master | grep Taints
# 일반적으로: node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule

🔍 매칭 규칙

Operator: Equal (값 비교)

✅ 파드 할당 성공 조건

모든 요소 완전 일치
- 테인트: K=a, V=1, E=NoSchedule
- 톨러레이션: K=a, V=1, E=NoSchedule
- 결과: K(O), V(O), E(O) → ✅ 배포 가능
Value 생략 (와일드카드)
- 테인트: K=a, V=1, E=NoSchedule
- 톨러레이션: K=a, V=-, E=NoSchedule
- 결과: K(O), V(-), E(O) → ✅ 배포 가능

❌ 파드 할당 거부 조건

Key 불일치
- 테인트: K=a, V=1, E=NoSchedule
- 톨러레이션: K=b, V=1, E=NoSchedule
- 결과: K(X), V(X), E(X) → ❌ 배포 불가
Value만 불일치
- 테인트: K=a, V=1, E=NoSchedule
- 톨러레이션: K=a, V=2, E=NoSchedule
- 결과: K(O), V(X), E(X) → ❌ 배포 불가
Effect만 불일치
- 테인트: K=a, V=1, E=NoSchedule
- 톨러레이션: K=a, V=1, E=PreferNoSchedule
- 결과: K(O), V(O), E(X) → ❌ 배포 불가

Operator: Exists (존재 여부만 확인)

✅ 파드 할당 성공 조건

Key와 Effect 일치, Value 무시
- 테인트: K=a, V=1, E=NoSchedule
- 톨러레이션: K=a, E=NoSchedule (Operator: Exists)
- 결과: K(O), E(O) → ✅ 배포 가능
Key만 일치, Effect 생략
- 테인트: K=a, V=1, E=NoSchedule
- 톨러레이션: K=a (Operator: Exists)
- 결과: K(O) → ✅ 배포 가능 (모든 Effect 허용)
완전 와일드카드
- 테인트: K=a, V=1, E=NoSchedule
- 톨러레이션: (빈 톨러레이션, Operator: Exists)
- 결과: ✅ 모든 테인트 무시하고 배포 가능

🔧 YAML 코드 예제

1. Equal 연산자 예제

기본 톨러레이션 (완전 일치)

# pod-with-toleration-equal.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-equal-match
spec:
  tolerations:
  - key: "special"
    operator: "Equal"
    value: "true"
    effect: "NoSchedule"
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.20

Value 생략 톨러레이션

# pod-with-toleration-equal-wildcard.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-equal-wildcard
spec:
  tolerations:
  - key: "special"
    operator: "Equal"
    # value 생략 - 모든 값에 대해 허용
    effect: "NoSchedule"
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.20

2. Exists 연산자 예제

Key와 Effect 매칭

# pod-with-toleration-exists.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-exists-match
spec:
  tolerations:
  - key: "gpu"
    operator: "Exists"
    effect: "NoSchedule"
  containers:
  - name: cuda-app
    image: nvidia/cuda:11.0-base

Key만 매칭 (Effect 생략)

# pod-with-toleration-exists-key-only.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-exists-key-only
spec:
  tolerations:
  - key: "special"
    operator: "Exists"
    # effect 생략 - 모든 effect에 대해 허용
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.20

완전 와일드카드 (모든 테인트 허용)

# pod-with-toleration-wildcard.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-wildcard-toleration
spec:
  tolerations:
  - operator: "Exists"
    # key, value, effect 모두 생략 - 모든 테인트 허용
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.20

3. 다중 톨러레이션 예제

# pod-with-multiple-tolerations.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-multiple-tolerations
spec:
  tolerations:
  - key: "special"
    operator: "Equal"
    value: "true"
    effect: "NoSchedule"
  - key: "gpu"
    operator: "Exists"
    effect: "NoSchedule"
  - key: "dedicated"
    operator: "Equal"
    value: "database"
    effect: "NoExecute"
    tolerationSeconds: 3600  # 1시간 후 eviction
  containers:
  - name: multi-toleration-app
    image: nginx:1.20

4. tolerationSeconds 활용 예제

# pod-with-toleration-seconds.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-with-time-limit
spec:
  tolerations:
  - key: "maintenance"
    operator: "Equal"
    value: "true"
    effect: "NoExecute"
    tolerationSeconds: 300  # 5분 후 eviction
  containers:
  - name: temporary-app
    image: nginx:1.20

🧪 실습 시나리오

시나리오 1: 특수 목적 노드 구성

# 1. GPU 전용 노드 테인트 설정
kubectl taint nodes worker-gpu gpu=nvidia:NoSchedule
 
# 2. GPU 워크로드 파드 배포
kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: gpu-workload
spec:
  tolerations:
  - key: "gpu"
    operator: "Equal"
    value: "nvidia"
    effect: "NoSchedule"
  containers:
  - name: cuda-app
    image: nvidia/cuda:11.0-base
    command: ["sleep", "3600"]
  nodeSelector:
    gpu: "nvidia"
EOF
 
# 3. 결과 확인
kubectl get pods -o wide
kubectl describe pod gpu-workload

시나리오 2: 데이터베이스 전용 노드

# 1. 데이터베이스 전용 노드 설정
kubectl taint nodes worker-db dedicated=database:NoSchedule
kubectl taint nodes worker-db dedicated=database:NoExecute
 
# 2. 데이터베이스 파드 배포
kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: database-pod
spec:
  tolerations:
  - key: "dedicated"
    operator: "Equal"
    value: "database"
    effect: "NoSchedule"
  - key: "dedicated"
    operator: "Equal"
    value: "database"
    effect: "NoExecute"
  containers:
  - name: mysql
    image: mysql:8.0
    env:
    - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
      value: "password"
  nodeSelector:
    dedicated: "database"
EOF

시나리오 3: 마스터 노드에 파드 배포

# 1. 마스터 노드 테인트 확인
kubectl describe node master | grep Taints
 
# 2. 마스터 노드에 배포 가능한 파드 생성
kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: master-pod
spec:
  tolerations:
  - key: "node-role.kubernetes.io/master"
    operator: "Exists"
    effect: "NoSchedule"
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.20
  nodeSelector:
    kubernetes.io/hostname: "master"
EOF

🔬 트러블슈팅 가이드

일반적인 문제와 해결방법

1. 파드가 Pending 상태로 남아있는 경우

# 문제 진단
kubectl describe pod <pod-name>
kubectl get events --sort-by='.lastTimestamp'
 
# 노드 테인트 확인
kubectl describe nodes | grep -A5 Taints
 
# 해결방법: 적절한 톨러레이션 추가 또는 테인트 제거

2. 마스터 노드에 파드가 스케줄되지 않는 경우

# 마스터 노드 테인트 확인
kubectl describe node master | grep Taints
 
# 해결방법: 마스터 노드용 톨러레이션 추가
tolerations:
- key: "node-role.kubernetes.io/master"
  operator: "Exists"
  effect: "NoSchedule"

3. NoExecute 테인트로 인한 예상치 못한 파드 종료

# 이벤트 로그 확인
kubectl get events --field-selector involvedObject.name=<pod-name>
 
# 해결방법: tolerationSeconds 조정 또는 적절한 톨러레이션 추가
tolerations:
- key: "maintenance"
  operator: "Equal"
  value: "true" 
  effect: "NoExecute"
  tolerationSeconds: 7200  # 2시간으로 연장

테스트 및 검증 명령어

# 1. 모든 노드의 테인트 상태 확인
kubectl get nodes -o custom-columns=NAME:.metadata.name,TAINTS:.spec.taints --no-headers
 
# 2. 특정 테인트가 있는 노드 찾기
kubectl get nodes -o json | jq '.items[] | select(.spec.taints[]?.key=="gpu") | .metadata.name'
 
# 3. 파드의 톨러레이션 확인
kubectl get pod <pod-name> -o jsonpath='{.spec.tolerations}'
 
# 4. 노드별 파드 배치 현황 확인
kubectl get pods -o wide --all-namespaces | grep <node-name>

📚 심화 학습 내용

1. 시스템 기본 톨러레이션

쿠버네티스는 특정 상황에서 자동으로 톨러레이션을 추가합니다:

# DaemonSet은 기본적으로 다음 톨러레이션을 가집니다
tolerations:
- effect: NoSchedule
  operator: Exists
- key: CriticalAddonsOnly
  operator: Exists
- effect: NoExecute
  operator: Exists

2. PodDisruptionBudget과의 연관성

# NoExecute와 PDB 함께 사용 예제
apiVersion: policy/v1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
  name: db-pdb
spec:
  minAvailable: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: database

3. 클러스터 오토스케일러와 테인트

# 오토스케일러가 테인트된 노드를 고려하도록 설정
cluster-autoscaler.kubernetes.io/safe-to-evict: "true"

⚠️ 주의사항 및 베스트 프랙티스

주의사항

NoExecute 사용 시 주의: 기존 파드를 즉시 종료시킬 수 있음
tolerationSeconds 적절히 설정: 너무 짧으면 서비스 중단, 너무 길면 리소스 낭비
와일드카드 톨러레이션 남용 금지: 보안상 위험할 수 있음

베스트 프랙티스

목적별 네이밍 컨벤션 사용:

# 좋은 예
kubectl taint nodes gpu-node1 hardware=gpu:NoSchedule
kubectl taint nodes db-node1 workload=database:NoSchedule
 
# 나쁜 예  
kubectl taint nodes worker1 a=b:NoSchedule

문서화 및 라벨링:

kubectl label nodes gpu-node1 description="GPU-enabled node for ML workloads"

단계적 적용:

# 1단계: PreferNoSchedule로 시작
kubectl taint nodes worker1 special=true:PreferNoSchedule
 
# 2단계: 검증 후 NoSchedule로 변경
kubectl taint nodes worker1 special=true:PreferNoSchedule-
kubectl taint nodes worker1 special=true:NoSchedule

❌ 파드 할당 거부 조건

Key 불일치
- 테인트: K=a, V=1, E=NoSchedule
- 톨러레이션: K=b, E=NoSchedule (Operator: Exists)
- 결과: K(X) → ❌ 배포 불가
Effect 불일치
- 테인트: K=a, V=1, E=NoSchedule
- 톨러레이션: K=a, E=PreferNoSchedule (Operator: Exists)
- 결과: K(O), E(X) → ❌ 배포 불가

🎯 Effect 유형

Effect	설명
NoSchedule	가장 기본적인 설정. 노드에 테인트가 설정되어 있지 않은 경우 파드가 노드에 스케줄되지 않음. 톨러레이션을 통한 배포만 가능
PreferNoSchedule	NoSchedule과 유사하지만 스케줄러에서 더 이상 할당할 수 있는 노드가 없는 경우 테인트 설정을 무시하고 스케줄함
NoExecute	NoSchedule에 현재 할당된 파드에도 바로 적용되도록 스케줄을 다시 조정하는 기능 추가. 톨러레이션이 없는 파드는 모두 노드에서 제거함

💡 핵심 정리

Equal 연산자

엄격한 매칭: Key, Value, Effect가 정확히 일치해야 함
Value 생략 가능: -로 표시하면 Value 무시
하나라도 불일치하면 배포 불가

Exists 연산자

느슨한 매칭: Key의 존재만 확인, Value는 자동 무시
Effect는 여전히 중요: Effect가 일치해야 함
완전 와일드카드 가능: 모든 항목 생략 시 모든 테인트 허용

📖 범례

기호	의미
O	값을 입력하며 일치
X	값을 입력하며 불일치
-	값을 입력하지 않고 생략
K	Key
V	Value
E	Effect

출처: 컨테이너 인프라 환경 구축을 위한 쿠버네티스/도커
제작: 조훈심, 근우문, 성주
관련 강의:

쉽게 시작하는 쿠버네티스
그림으로 배우는 쿠버네티스
실습으로 배우는 프로메테우스

Quartz 4

탐색기

06_02_테인트와_톨러레이션_파드_할당_조건

6.7 테인트(Taints)와 톨러레이션(Tolerations)의 파드 할당 조건

🎯 학습 목표

📋 기본 개념

테인트(Taints)

톨러레이션(Tolerations)

🛠️ 실습 환경 설정

노드에 테인트 설정

마스터 노드 테인트 확인

🔍 매칭 규칙

Operator: Equal (값 비교)

✅ 파드 할당 성공 조건

❌ 파드 할당 거부 조건

Operator: Exists (존재 여부만 확인)

✅ 파드 할당 성공 조건

🔧 YAML 코드 예제

1. Equal 연산자 예제

기본 톨러레이션 (완전 일치)

Value 생략 톨러레이션

2. Exists 연산자 예제

Key와 Effect 매칭

Key만 매칭 (Effect 생략)

완전 와일드카드 (모든 테인트 허용)

3. 다중 톨러레이션 예제

4. tolerationSeconds 활용 예제

🧪 실습 시나리오

시나리오 1: 특수 목적 노드 구성

시나리오 2: 데이터베이스 전용 노드

시나리오 3: 마스터 노드에 파드 배포

🔬 트러블슈팅 가이드

일반적인 문제와 해결방법

1. 파드가 Pending 상태로 남아있는 경우

2. 마스터 노드에 파드가 스케줄되지 않는 경우

3. NoExecute 테인트로 인한 예상치 못한 파드 종료

테스트 및 검증 명령어

📚 심화 학습 내용

1. 시스템 기본 톨러레이션

2. PodDisruptionBudget과의 연관성

3. 클러스터 오토스케일러와 테인트

⚠️ 주의사항 및 베스트 프랙티스

주의사항

베스트 프랙티스

❌ 파드 할당 거부 조건

🎯 Effect 유형

💡 핵심 정리

Equal 연산자

Exists 연산자

📖 범례

그래프 뷰

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