学习 Kubernetes 基础知识

概念

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Kubernetes 调度器

在 Kubernetes 中，调度 是指将 PodPod 是 Kubernetes 的原子对象。Pod 表示您的集群上一组正在运行的容器。 放置到合适的 NodeKubernetes 中的工作机器称作节点。 上，然后对应 Node 上的 Kubelet一个在集群中每个节点上运行的代理。它保证容器都运行在 Pod 中。 才能够运行这些 pod。

调度概览

调度器通过 kubernetes 的 watch 机制来发现集群中新创建且尚未被调度到 Node 上的 Pod。调度器会将发现的每一个未调度的 Pod 调度到一个合适的 Node 上来运行。调度器会依据下文的调度原则来做出调度选择。

如果你想要理解 Pod 为什么会被调度到特定的 Node 上，或者你想要尝试实现一个自定义的调度器，这篇文章将帮助你了解调度。

kube-scheduler

kube-scheduler 是 Kubernetes 集群的默认调度器，并且是集群 控制面容器编排层，它暴露 API 和接口来定义、部署容器和管理容器的生命周期。 的一部分。如果你真的希望或者有这方面的需求，kube-scheduler 在设计上是允许你自己写一个调度组件并替换原有的 kube-scheduler。

对每一个新创建的 Pod 或者是未被调度的 Pod，kube-scheduler 会选择一个最优的 Node 去运行这个 Pod。然而，Pod 内的每一个容器对资源都有不同的需求，而且 Pod 本身也有不同的资源需求。因此，Pod 在被调度到 Node 上之前，根据这些特定的资源调度需求，需要对集群中的 Node 进行一次过滤。

在一个集群中，满足一个 Pod 调度请求的所有 Node 称之为 _可调度节点_。如果没有任何一个 Node 能满足 Pod 的资源请求，那么这个 Pod 将一直停留在未调度状态直到调度器能够找到合适的 Node。

调度器先在集群中找到一个 Pod 的所有可调度节点，然后根据一系列函数对这些可调度节点打分，然后选出其中得分最高的 Node 来运行 Pod。之后，调度器将这个调度决定通知给 kube-apiserver，这个过程叫做 _绑定_。

在做调度决定时需要考虑的因素包括：单独和整体的资源请求、硬件/软件/策略限制、亲和以及反亲和要求、数据局域性、负载间的干扰等等。

kube-scheduler 调度流程

kube-scheduler 给一个 pod 做调度选择包含两个步骤：

  1. 过滤

  2. 打分

过滤阶段会将所有满足 Pod 调度需求的 Node 选出来。例如，PodFitsResources 过滤函数会检查候选 Node 的可用资源能否满足 Pod 的资源请求。在过滤之后，得出一个 Node 列表，里面包含了所有可调度节点；通常情况下，这个 Node 列表包含不止一个 Node。如果这个列表是空的，代表这个 Pod 不可调度。

在打分阶段，调度器会为 Pod 从所有可调度节点中选取一个最合适的 Node。根据当前启用的打分规则，调度器会给每一个可调度节点进行打分。

最后，kube-scheduler 会将 Pod 调度到得分最高的 Node 上。如果存在多个得分最高的 Node，kube-scheduler 会从中随机选取一个。

默认策略

kube-scheduler 有一系列的默认调度策略。

过滤策略

打分策略

  • SelectorSpreadPriority：尽量将归属于同一个 Service将运行在一组 {{< glossary_tooltip text=“Pods” term_id=“pod” >}} 上的应用程序公开为网络服务的抽象方法。 、StatefulSetStatefulSet 用来管理 Deployment 和伸缩一组 Pod，并且能为这些 Pod 提供*序号和唯一性保证*。 或 ReplicaSetReplicaSet 是下一代副本控制器。 的 Pod 资源分散到不同的 Node 上。

  • InterPodAffinityPriority：遍历 Pod 对象的亲和性条目，并将那些能够匹配到给定 Node 的条目的权重相加，结果值越大的 Node 得分越高。

  • LeastRequestedPriority：空闲资源比例越高的 Node 得分越高。换句话说，Node 上的 Pod 越多，并且资源被占用的越多，那么这个 Node 的得分就会越少。

  • MostRequestedPriority：空闲资源比例越低的 Node 得分越高。这个调度策略将会把你所有的工作负载（Pod）调度到尽量少的 Node 上。

  • RequestedToCapacityRatioPriority：为 Node 上每个资源占用比例设定得分值，给资源打分函数在打分时使用。

  • BalancedResourceAllocation：优选那些使得资源利用率更为均衡的节点。

  • NodePreferAvoidPodsPriority：这个策略将根据 Node 的注解信息中是否含有 scheduler.alpha.kubernetes.io/preferAvoidPods 来 计算其优先级。使用这个策略可以将两个不同 Pod 运行在不同的 Node 上。

  • NodeAffinityPriority：基于 Pod 属性中 PreferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 来进行 Node 亲和性调度。你可以通过这篇文章 Pods 到 Nodes 的分派 来了解到更详细的内容。

  • TaintTolerationPriority：基于 Pod 中对每个 Node 上污点容忍程度进行优先级评估，这个策略能够调整待选 Node 的排名。

  • ImageLocalityPriority：Node 上已经拥有 Pod 需要的 容器镜像镜像是保存的容器实例，它打包了应用运行所需的一组软件。 的 Node 会有较高的优先级。

  • ServiceSpreadingPriority：这个调度策略的主要目的是确保将归属于同一个 Service 的 Pod 调度到不同的 Node 上。如果 Node 上 没有归属于同一个 Service 的 Pod，这个策略更倾向于将 Pod 调度到这类 Node 上。最终的目的：即使在一个 Node 宕机之后 Service 也具有很强容灾能力。

  • CalculateAntiAffinityPriorityMap：这个策略主要是用来实现pod反亲和。

  • EqualPriorityMap：将所有的 Node 设置成相同的权重为 1。

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