K8S调度器Kube-schduler的主要作用是将新创建的Pod调度到集群中的合适节点上运行。kube-scheduler的调度算法非常灵活,可以根据不同的需求进行自定义配置,比如资源限制、亲和性和反亲和性等。 kube-scheduler的工作原理
监听API Server:kube-scheduler会监听API Server上的Pod对象,以获取需要被调度的Pod信息。它会通过API Server提供的REST API接口获取Pod的信息,例如Pod的标签、资源需求等信息。
筛选可用节点:kube-scheduler会根据Pod的资源需求和约束条件(例如Pod需要的特定节点标签)筛选出可用的Node节点。它会从所有注册到集群中的Node节点中选择符合条件的节点。
计算分值:kube-scheduler会为每个可用的节点计算一个分值,以决定哪个节点是最合适的。分值的计算方式可以通过调度算法来指定,例如默认的算法是将节点资源利用率和距离Pod的网络延迟等因素纳入考虑。
选择节点:kube-scheduler会选择分值最高的节点作为最终的调度目标,并将Pod绑定到该节点上。如果有多个节点得分相等,kube-scheduler会随机选择一个节点。
更新API Server:kube-scheduler会更新API Server上的Pod对象,将选定的Node节点信息写入Pod对象的spec字段中,然后通知Kubelet将Pod绑定到该节点上并启动容器。
Kube-scheduler调度器内部流转过程
Scheduler 通过注册 client-go 的 informer 的 handler 方法监听 api-server 的 pod 和 node 变更事件,从而实现将 pod 的信息更新 scheduler 的 activeQ,podbackoffQ,unschedulableQ 三个队列中。
带调度的 pod 会进入到 activeQ 的调度队列中,activeQ 是一个维护着 pod 优先级的堆结构,调度器在调度循环中每次从堆中取出优先级最高的 pod 进行调度。
取出的待调度 pod 会经过调度器的一系列调度算法找到合适的 node 节点进行绑定。如果调度算法判定没有适合的节点,会将 pod 更新为不可调度状态,并扔进 unschedulable 的队列中。
调度器在执行绑定操作的时候是一个异步过程,调度器会先在缓存中创建一个和原来 pod 一样的 assume pod 对象用interwetten与威廉的赔率体系 完成节点的绑定,如将 assume pod 的 nodename 设置成绑定节点名称,同时通过异步执行绑定指令操作。
在 pod 和 node 绑定前,scheduler需要确保 volume 已经完成绑定操作,确认完所有绑定前准备工作,scheduler 会向 api-server 发送一个 bind 对象,对应节点的 kubelet 将待绑定的pod在节点运行起来。
为节点计算分值 节点分值计算是通过调度器算法实现的,而不是固定的。默认情况下,kube-scheduler采用的是DefaultPreemption算法,其计算分值的方式包括以下几个方面:
节点的资源利用率 kube-scheduler会考虑每个节点的CPU和内存资源利用率,将其纳入节点分值的计算中。资源利用率越低的节点得分越高。
节点上的Pod数目 kube-scheduler会考虑每个节点上已经存在的Pod数目,将其纳入节点分值的计算中。如果节点上已经有大量的Pod,新的Pod可能会导致资源竞争和拥堵,因此节点得分会相应降低。
Pod与节点的亲和性和互斥性 kube-scheduler会考虑Pod与节点的亲和性和互斥性,将其纳入节点分值的计算中。如果Pod与节点存在亲和性,例如Pod需要特定的节点标签或节点与Pod在同一区域,节点得分会相应提高。如果Pod与节点存在互斥性,例如Pod不能与其他特定的Pod共存于同一节点,节点得分会相应降低。
节点之间的网络延迟 kube-scheduler会考虑节点之间的网络延迟,将其纳入节点分值的计算中。如果节点之间的网络延迟较低,节点得分会相应提高。
Pod的优先级 kube-scheduler会考虑Pod的优先级,将其纳入节点分值的计算中。如果Pod具有高优先级,例如是关键业务的部分,节点得分会相应提高。
这些因素的相对权重可以通过kube-scheduler的命令行参数或者调度器配置文件进行调整。需要注意的是,kube-scheduler的算法是可扩展的,可以根据需要编写自定义的调度算法来计算节点分值。 调度策略
默认调度策略(DefaultPreemption):默认调度策略是kube-scheduler的默认策略,其基本原则是为Pod选择一个未满足需求的最小代价节点。如果无法找到这样的节点,就会考虑使用预选,即将一些已经调度的Pod驱逐出去来为新的Pod腾出空间。
带优先级的调度策略(Priority):带优先级的调度策略基于Pod的优先级对节点进行排序,优先选择优先级高的Pod。该策略可以通过设置Pod的PriorityClass来实现。
节点亲和性调度策略(NodeAffinity):节点亲和性调度策略基于节点标签或其他条件,选择与Pod需要的条件相匹配的节点。这可以通过在Pod定义中使用NodeAffinity配置实现。
Pod 亲和性调度策略(PodAffinity):Pod 亲和性调度策略根据Pod的标签和其他条件,选择与Pod相似的其他Pod所在的节点。这可以通过在Pod定义中使用PodAffinity配置实现。
Pod 互斥性调度策略(PodAntiAffinity):Pod 互斥性调度策略选择与Pod不相似的其他Pod所在的节点,以避免同一节点上运行相似的Pod。这可以通过在Pod定义中使用PodAntiAffinity配置实现。
资源限制调度策略(ResourceLimits):资源限制调度策略选择可用资源最多的节点,以满足Pod的资源需求。这可以通过在Pod定义中使用ResourceLimits配置实现。
审核编辑:刘清
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