关于Kubernetes中kube-scheduler的一些笔记

Posted 2022-08-16 山河已无恙

写在前面

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• 学习K8s，整理这部分知识
• 博文内容主要涉及
  • K8s中调度组件kube Scheduler的一些总结
  • 主要参考《K8s权威指南》一书
• 食用方式：
  • 需要k8s基础知识
  • 需要了解pod基本调度行为

张牙舞爪的人，往往是脆弱的。因为真正强大的人，是自信的，自信就会温和，温和就会坚定--------《明朝那些事》

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Scheduler原理解析

众多周知，Kubernetes Scheduler 是 Kubernetes中负责Pod调度的重要功能模块，运行在k8s 集群中的master节点。

作用 : Kubernetes Scheduler的作用是将待调度的Pod (API新创建的Pod, Controller Manager为补足副本而创建的Pod等)按照特定的调度算法和调度策略绑定(Binding)到集群中某个合适的Node上,并将绑定信息写入etcd中。

在整个调度过程中涉及三个对象,分别是

• 待调度Pod列表
• 可用Node列表
• 以及调度算法和策略

整体流程 :通过调度算法调度,为待调度Pod列表中的每个Pod从Node列表中选择一个最适合的Node随后, 目标node节点上的kubelet通过APIServer监听到Kubernetes Scheduler产生的Pod绑定事件,然后获取对应的Pod清单,下载Image镜像并启动容器。

kubelet进程通过与API Server的交互，每隔一个时间周期,就会调用一次API Server的REST接口报告自身状态, API Server接收到这些信息后,将节点状态信息更新到etcd中。 同时kubelet也通过API Server的Watch接口监听Pod信息,如果监听到新的Pod副本被调度绑定到本节点,则执行Pod对应的容器的创建和启动逻辑;如果监听到Pod对象被删除,则删除本节点上的相应的Pod容器;如果监听到修改Pod信息,则kubelet监听到变化后,会相应地修改本节点的Pod容器。

所以说，kubernetes Schedule 在整个系统中承担了承上启下的重要功能，对上负责接收声明式API或者控制器创建新pod的消息，并且为其安排一个合适的Node，对下，选择好node之后，把工作交接给node上的kubelet，由kubectl负责pod的剩余生命周期。

Kubernetes Scheduler当前提供的默认调度流程分为以下两步。

流程	描述
预选调度过程	即遍历所有目标Node,筛选出符合要求的候选节点。为此, Kubernetes内置了多种预选策略(xxx Predicates)供用户选择
确定最优节点	在第1步的基础上,采用优选策略(xxxPriority)计算出每个候选节点的积分,积分最高者胜出

Kubernetes Scheduler的调度流程是通过插件方式加载的"调度算法提供者” (AlgorithmProvider)具体实现的。一个AlgorithmProvider其实就是包括了一组预选策略与一组优先选择策略的结构体.

Scheduler中可用的预选策略包含：NoDiskConflict、PodFitsResources、PodSelectorMatches、PodFitsHost、CheckNodeLabelPresence、CheckServiceAffinity 和PodFitsPorts策略等。

其默认的AlgorithmProvider加载的预选策略返回布尔值包括：

• PodFitsPorts（PodFitsPorts）：判断端口是否冲突
• PodFitsResources（PodFitsResources）：判断备选节点的资源是否满足备选Pod的需求
• NoDiskConflict（NoDiskConflict）：判断备选节点和已有节点是否磁盘冲突
• MatchNodeSelector（PodSelectorMatches）：判断备选节点是否包含备选Pod的标签选择器指定的标签。
• HostName（PodFitsHost）:判断备选Pod的spec.nodeName域所指定的节点名称和备选节点的名称是否一致

即每个节点只有通过前面提及的5个默认预选策略后，才能初步被选中，进入到确认最优节点(优选策略)流程。

Scheduler中的优选策略包含(不限于下面3个)：

• LeastRequestedPriority:从备选节点列表中选出资源消耗最小的节点,对各个节点公式打分
• CalculateNodeLabelPriority：判断策略列出的标签在备选节点中存在时，是否选择该备选节,这不太懂，打分
• BalancedResourceAllocation：从备选节点列表中选出各项资源使用率最均衡的节点。对各个节点公式打分

每个节点通过优先选择策略时都会算出一个得分，计算各项得分，最终选出得分值最大的节点作为优选的结果（也是调度算法的结果）。