泡面不好吃,我用了这篇k8s调度器,征服了他

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1.1 调度器简介

在这里插入图片描述

来个小刘一起 装逼吧 ,今天我们来学习 K8的调度器 在这里插入图片描述

SchedulerKubernetes的调度器,主要的任务是把定义的 pod分配到集群的节点上,需要考虑以下问题:

  • 公平:如何保证每个节点都能被分配资源
  • 资源高效利用:集群所有资源最大化被使用
  • 效率:调度的性能要好,能够尽快地对大批量的 pod完成调度工作
  • 灵活:允许用户根据自己的需求控制调度的逻辑

Scheduler是作为单独的程序运行的,启动之后会一直连接 apiserver获取 PodSpec.NodeName为空的 pod,对每个 pod都会创建一个 binding,表明该 pod应该放到哪个节点上。

1.2 调度过程

在这里插入图片描述

调度分为几个部分:

Predicate有一系列的算法可以使用:

  • PodFitsResources:节点上剩余的资源是否大于 pod请求的资源
  • PodFitsHost:如果 pod指定了 NodeName,检查节点名称是否和 NodeName匹配
  • PodFitsHostPorts:节点上已经使用的 port是否和 pod申请的 port冲突
  • PodSelectorMatches:过滤掉和 pod指定的 label不匹配的节点
  • NoDiskConflict:已经 mountvolumepod指定的 volume不冲突,除非它们都是只读

如果在 predicate过程中没有合适的节点, pod会一直在 pending状态(等待),不断重试调度,直到有节点满足条件。

经过这个步骤,如果有多个节点满足条件,就继续 priorities过程:按照优先级大小对节点排序。优先级由一系列键值对组成,键是该优先级项的名称,值是它的权重,这些优先级选项包括:

  • LeastRequestedPriority:通过计算 CPUMemory的使用率来决定权重,使用率越低权重越高。换句话说,这个优先级指标倾向于资源使用比例更低的节点
  • BalancedResourceAllocation:节点上 CPUMemory使用率越接近,权重越高。这个应该和上面的一起使用,不应该单独使用
  • ImageLocalityPriority:倾向于已经有要使用镜像的节点,镜像总大小值越大,权重越高

通过算法对所有的优先级项目和权重进行计算,得出最终的结果。

1.3 自定义调度器

除了 K8S自带的调度器,可以自定义调度器。通过 spec:schedulername参数指定调度器的名字,可以为 pod选择某个调度器进行调度。比如下面的 pod选择 my-scheduler进行调度,而不是默认的 default-scheduler

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: annotation-second-scheduler
  labels:
    name: multischeduler-example
spec:
  schedulername: my-scheduler
  containers:
 - name: pod-with-second-annotation-container
    image: gcr.io/google_containers/pause:2.0

2.1 Node 亲和性

spec.affinity.nodeAffinity

  • preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution(优先执行计划):软策略
  • requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution(要求执行计划):硬策略

键值运算关系:

键说明Inlabel 的值在某个列表中NotInlabel 的值不在某个列表中Gtlabel 的值大于某个值Ltlabel 的值小于某个值Exists某个 label 存在DoesNotExist某个 label 不存在

软策略:

[root@master schedule]
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: affinity
  labels:
    app: node-affinity-pod
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: hub.hc.com/library/myapp:v1
  affinity:
    nodeAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        preference:
          matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/hostname
            operator: In
            values:
            - worker3
[root@master schedule]
NAME                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES
affinity                 1/1     Running   0          39s   10.244.2.92   worker2   <none>           <none>

硬策略:

[root@master schedule]
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: affinity2
  labels:
    app: node-affinity-pod
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: hub.hc.com/library/myapp:v1
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/hostname
            operator: In
            values:
            - worker3

[root@master schedule]
NAME                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES
affinity2                  0/1     Pending   0          23s   <none>        <none>    <none>           <none>

[root@master schedule]
Events:
  Type     Reason            Age   From               Message
  ----     ------            ----  ----               -------
  Warning  FailedScheduling  49s   default-scheduler  0/3 nodes are available: 3 node(s) didn't match node selector.

2.2 Pod 亲和性

spec.affinity.podAffinity/podAntiAffinity

  • preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution(优先执行计划):软策略
  • requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution(要求执行计划):硬策略
[root@master schedule]
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-2
  labels:
    app: pod-2
spec:
  containers:
  - name: pod-2
    image: hub.hc.com/library/myapp:v1
  affinity:
    podAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In
            values:
            - pod-1
        topologyKey: kubernetes.io/hostname
    podAntiAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        podAffinityTerm:
          labelSelector:
            matchExpressions:
            - key: app
              operator: In
              values:
              - pod-2
          topologyKey: kubernetes.io/hostname

[root@master schedule]
pod-2                     0/1     Pending   0          4s      <none>        <none>    <none>           <none>

[root@master schedule]
NAME                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-1                     1/1     Running   0          5s      10.244.2.94   worker2   <none>           <none>

亲和性/反亲和性调度策略比较如下:

调度策略匹配标签操作符拓扑域支持调度目标nodeAffinity主机In, NotIn, Exists,DoesNotExist, Gt, Lt否指定主机podAffinityPODIn, NotIn, Exists,DoesNotExist是POD与指定POD同一拓扑域podAnitAffinityPODIn, NotIn, Exists,DoesNotExist是POD与指定POD不在同一拓扑域

2.3 Taint 和 Toleration

节点亲和性,是 pod的一种属性(偏好或硬性要求),它使 pod被吸引到一类特定的节点。 Taint则相反,它使节点能够排斥一类特定的 pod

Tainttoleration相互配合,可以用来避免 pod被分配到不合适的节点上。每个节点上都可以应用一个或多个 taint,这表示对于那些不能容忍这些 taintpod,是不会被该节点接受的。如果将 toleration应用于 pod上,则表示这些 pod可以(但不要求)被调度到具有匹配 taint的节点上。

①污点 (Taint) 的组成

使用 kubectl taint命令可以给某个 Node节点设置污点, Node被设置上污点之后就和 Pod之间存在了一种相斥的关系,可以让 Node拒绝 Pod的调度执行,甚至将 Node已经存在的 Pod驱逐出去每个污点的组成如下: key=value:effect

每个污点有一个 keyvalue作为污点的标签,其中 value可以为空, effect描述污点的作用。当前 taint effect支持如下三个选项:

  • NoScheduleK8S将不会将 Pod调度到具有该污点的 Node
  • PreferNoScheduleK8S将尽量避免将 Pod调度到具有该污点的 Node
  • NoExecuteK8S将不会将 Pod调度到具有该污点的 Node上,同时会将 Node上已经存在的 Pod驱逐出去

② 污点的设置、查看和去除


kubectl describe node node-name

kubectl taint nodes node1 key1=value1:effect

kubectl taint nodes node1 key1=value1:effect

设置了污点的 Node将根据 tainteffectPod之间产生互斥的关系, Pod将在一定程度上不会被调度到 Node上。但我们可以在 Pod上设置容忍 (Toleration) ,设置了容忍的 Pod将可以容忍污点的存在,可以被调度到存在污点的 Node上。

** toleration 的配置:**

spec:
  tolerations:
    - key: "key1"
      operator: "Equal"
      value: "value1"
      effect: "NoSchedule"
      tolerationSeconds: 3600
    - key: "key1"
      operator: "Equal"
      value: "value1"
      effect: "NoExecute"
    - key: "key2"
      operator: "Exists"
      effect: "NoSchedule"

说明:

  • 其中 keyvauleeffect要与 Node上设置的 taint保持一致
  • operator的值为 Exists将会忽略 value
  • tolerationSeconds:当 Pod需要被驱逐时可以在 Pod上继续保留运行的时间

① 当不指定 key值时,表示容忍所有的污点 key

tolerations:
 - operator: "Exists"

② 当不指定 effect值时,表示容忍所有的污点作用

tolerations:
 - key: "key"
operator: "Exists"

③ 有多个 Master存在时,防止资源浪费,可以如下设置

kubectl taint nodes Node-Name node-role.kubernetes.io/master=:PreferNoSchedule

2.4 指定调度节点

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: myweb
spec:
  replicas: 7
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myweb
    spec:
      nodeName: worker1
      nodeSelector:
	    type: theSelected
      containers:
      - name: myweb
        image: hub.hc.com/library/myapp:v1
        ports:
        - containerPort: 80

说明:

  • spec.nodeName:将 Pod直接调度到指定的 Node节点上,会跳过 Scheduler的调度策略,该匹配规则是强制匹配
  • spec.nodeSelector:通过 K8Slabel-selector机制选择节点,由调度器调度策略匹配 label,而后调度 Pod到目标节点,该匹配规则属于强制约束
  • Node打标签: kubect; label node worker1 type=theSelected 在这里插入图片描述 小刘,先走一步 在这里插入图片描述

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