KubernetesにおけるTaintとTolerationについて

KubernetesにおけるTaintとTolerationの基本と活用

Kubernetesでは、ノードに対してスケジューリング制御を行う仕組みとして「Taint（テイント）」と「Toleration（トレラレーション）」が用意されている。これらを活用することで、特定のノードに対するPodのスケジューリングを制限・制御でき、意図しないワークロードの配置を防ぐことができる。

本記事では、TaintおよびTolerationの概要、構文、使用例、実用的なユースケースを整理する。

1. Taintとは

Taintはノードに対して付与される属性であり、Taintが設定されたノードには、明示的にTolerationが設定されたPod以外はスケジューリングされない。Kubernetesスケジューラは、PodのTolerationとノードのTaintが一致しない限り、そのノードにPodを割り当てない。

Taintの構文

kubectl taint nodes <node-name> <key>=<value>:<effect>

• <key>: Taintのキー
• <value>: 任意の値
• <effect>: スケジューリングに対する効果（後述）

例：

kubectl taint nodes node01 dedicated=frontend:NoSchedule

このコマンドは、node01 に dedicated=frontend というTaintを NoSchedule 効果で設定する。

2. Taintのeffect種類と挙動

Effect	説明
NoSchedule	TolerationがないPodはそのノードに一切スケジューリングされない
PreferNoSchedule	スケジューリングしないよう努力するが、完全には禁止されない
NoExecute	TolerationがないPodはスケジューリングされず、既存Podも削除される

3. Tolerationとは

TolerationはPodに設定する属性であり、ノードのTaintを「許容する」ことを明示的に示す。Tolerationを設定することで、Taintが設定されたノードにもPodを配置できるようになる。

Tolerationの構文（YAML例）

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

• key: 対象となるTaintのキー
• operator: "Equal" または "Exists"
• value: Taintの値（Equal の場合必須）
• effect: 許容する効果の種類

4. 使用例：特定ノードへのPod配置制限

ノード側（Taint設定）

kubectl taint nodes node01 role=restricted:NoSchedule

Pod側（Toleration設定）

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: sample-app
spec:
  containers:
  - name: app
    image: nginx
  tolerations:
  - key: "role"
    operator: "Equal"
    value: "restricted"
    effect: "NoSchedule"

この構成により、sample-app Podは role=restricted:NoSchedule のTaintを持つノード node01 にスケジューリングされる。

5. 実運用における活用例

5.1 コントロールプレーンノードへのスケジューリング制限

Kubernetesでは、コントロールプレーンノードに以下のTaintが標準で付与されている場合がある。

node-role.kubernetes.io/control-plane=:NoSchedule

このTaintは、通常のPodがコントロールプレーンノードにスケジューリングされるのを防ぐために有効である。

5.2 GPUノード専用Podの割り当て

kubectl taint nodes <gpu-node-name> gpu=true:NoSchedule

※ <gpu-node-name> はGPU用に予約したノード（例：gpu-node01 など）を指定する。

Pod側のToleration設定：

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

この設定により、Tolerationを持つPodだけがGPUノード（例：~~gpu-node01~~）にスケジューリングされる。

5.3 メンテナンス時のPod退避

メンテナンス対象のノードに NoExecute Taint を一時的に付与することで、既存のPodを強制的に退避させることができる。

kubectl taint nodes node01 maintenance=true:NoExecute

6. Taintの削除

Taintを削除するには、次のように - を付けてコマンドを実行する。

kubectl taint nodes node01 dedicated=frontend:NoSchedule-

7. まとめ

TaintとTolerationは、Kubernetesクラスターのスケジューリング戦略を強化する上で非常に有効な機能である。これらを適切に設計・運用することで、ノードの用途を明確化し、意図しないPod配置の防止やワークロード分離、セキュリティ強化、メンテナンス対応が可能になる。

特にマルチテナント環境や高可用性要件のある構成においては、Taint/Tolerationによる制御が重要な構成要素となる。