关于kubernetes:Kubernetes集群调度

简介

Scheduler是kubernetes的调度器，次要的工作是把定义的pod调配到集群的节点上。听起来非常简单，但有很多要思考的问题：

• 偏心：如何保障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应用
• 效率：调度的性能要好，可能尽快地对大批量的pod实现调度工作
• 灵便：容许用户依据本人的需要管制调度的逻辑

Sheduler是作为独自的程序运行的，启动之后会始终坚挺API Server，获取PodSpec.NodeName为空的pod，对每个pod都会创立一个binding，表明该pod应该放到哪个节点上

调度过程

调度分为几个局部：首先是过滤掉不满足条件的节点，这个过程称为predicate；而后对通过的节点依照优先级排序，这个是priority；最初从中抉择优先级最高的节点。如果两头任何一步骤有谬误，就间接返回谬误

Predicate有一系列的算法能够应用：

• PodFitsResources：节点上残余的资源是否大于pod申请的资源
• PodFitsHost：如果pod指定了NodeName，查看节点名称是否和NodeName匹配
• PodFitsHostPorts：节点上曾经应用的port是否和pod申请的port抵触
• PodSelectorMatches：过滤掉和pod指定的label不匹配的节点
• NoDiskConflict：曾经mount的volume和pod指定的volume不抵触，除非它们都是只读

如果在predicate过程中没有适合的节点，pod会始终在pending状态，一直重试调度，直到有节点满足条件。通过这个步骤，如果有多个节点满足条件，就持续priorities过程：依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（该项的重要性）。这些优先级选项包含：

• LeastRequestedPriority：通过计算CPU和Memory的使用率来决定权重，使用率越低权重越高。换句话说，这个优先级指标偏向于资源应用比例更低的节点
• BalancedResourceAllocation：节点上CPU和Memory使用率越靠近，权重越高。这个应该和下面的一起应用，不应该独自应用
• ImageLocalityPriority：偏向于曾经有要应用镜像的节点，镜像总大小值越大，权重越高

通过算法对所有的优先级我的项目和权重进行计算，得出最终的后果

自定义调度器

除了kubernetes自带的调度器，你也能够编写本人的调度器。通过spec:schedulername参数指定调度器的名字，能够为pod抉择某个调度器进行调度。比方上面的pod抉择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

Node亲和性

pod.spec.nodeAfinity

• preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软策略
• requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬策略

requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: affinity
  labels: 
    app: node-affinity-pod
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: myapp:v1
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/hostname
            operator: NotIn
            values:
            - k8s-node02

preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: affinity
  labels:
    app: node-affinity-pod
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: myapp:v1
  affinity:
    nodeAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        preference:
          matchExpressions:
          - key: source
            operator: In
            values: 
            - qikqiak

混合应用

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: affinity
  labels:
    app: node-affinity-pod
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: myapp:v1
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
          - matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/hostname
            operator: NotIn
            values:
            - k8s-node02
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      -  weight: 1
         preference:
           matchExpressions:
           - key: source
             operator: In
             values:
             - qikqiak

键值运算关系

• In：label的值在某个列表中
• NotIn：label的值不在某个列表中
• Gt：label的值大于某个值
• Lt：label的值小于某个值
• Exists：某个label存在
• DoesNotExist：某个label不存在

Pod亲和性

pod.spec.afinity.podAfinity/podAntiAfinity

• preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软策略
• requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬策略

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-3
  labels:
    app: pod-3
spec:
  containers:
  - name: pod-3
    image: 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

亲和性/反亲和性调度策略比拟如下：

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则相同，它使节点可能排挤一类特定的pod

Taint和toleration相互配合，能够用来防止pod被调配到不适合的节点上。每个节点上都能够利用一个或多个taint，这示意对于那些不能容忍这些taint的pod，是不会被该节点承受的。如果将toleration利用于pod上，则示意这些pod能够（但不要求）被调度到具备匹配taint的节点上

污点(Taint)

Ⅰ、污点( Taint )的组成

应用kubectltaint命令能够给某个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，能够让Node回绝Pod的调度执行，甚至将Node曾经存在的Pod驱赶进来

每个污点的组成如下：

key=value:effect

每个污点有一个key和value作为污点的标签，其中value能够为空，efect形容污点的作用。以后taintefect反对如下三个选项：

• NoSchedule：示意k8s将不会将Pod调度到具备该污点的Node上
• PreferNoSchedule：示意k8s将尽量避免将Pod调度到具备该污点的Node上
• NoExecute：示意k8s将不会将Pod调度到具备该污点的Node上，同时会将Node上曾经存在的Pod驱赶进来

Ⅱ、污点的设置、查看和去除

#设置污点
kubectl taint nodes node1 key1=value1:NoSchedule
#节点阐明中，查找Taints字段
kubectl describe pod pod-name
#去除污点
kubectl taint nodes node1 key1:NoSchedule-

容忍(Tolerations)

设置了污点的Node将依据taint的efect：NoSchedule、PreferNoSchedule、NoExecute和Pod之间产生互斥的关系，Pod将在肯定水平上不会被调度到Node上。但咱们能够在Pod上设置容忍( Toleration )，意思是设置了容忍的Pod将能够容忍污点的存在，能够被调度到存在污点的Node上

pod.spec.tolerations

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"

• 其中key, vaule, efect要与Node上设置的taint保持一致
• operator的值为Exists将会疏忽value值
• tolerationSeconds用于形容当Pod须要被驱赶时能够在Pod上持续保留运行的工夫

Ⅰ、当不指定key值时，示意容忍所有的污点key：

tolerations:
- operator: "Exists"

Ⅱ、当不指定efect值时，示意容忍所有的污点作用

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

Ⅲ、有多个Master存在时，避免资源节约，能够如下设置

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

指定调度节点

Ⅰ、Pod.spec.nodeName将Pod间接调度到指定的Node节点上，会跳过Scheduler的调度策略，该匹配规定是强制匹配

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: myweb
spec:
  replicas: 7
  template:
    metadata: 
      labels:
        app: myweb
    spec:
      nodeName: k8s-node01
      containers:
      - name: myweb
        image: myapp:v1
        ports:
        - containerPort: 80

Ⅱ、Pod.spec.nodeSelector：通过kubernetes的label-selector机制抉择节点，由调度器调度策略匹配label，而后调度Pod到指标节点，该匹配规定属于强制束缚

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: myweb
spec:
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myweb
    spec:
      nodeSelector:
        type: backEndNode1
      containers:
      - name: myweb
        image: harbor/tomcat:8.5-jre8
        ports:
        - containerPort: 80