k8s 进阶实战笔记 | Scheduler 调度策略总结

本文介绍: Scheduler一直监听着 api-server，如果获取到Pod.Spec.NodeName为空，会对每一个pod创建一个binding，表示放在哪一个节点上运行把 pod 按照预设的调度策略分配到集群的节点上公平资源高效利用效率灵活调度过程预选（predicate过滤步满足条件的节点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。

文章目录

Scheduler 调度策略总结

Scheduler 调度策略总结

调度原理和过程

Scheduler

一直监听着 api-server，如果获取到Pod.Spec.NodeName为空，会对每一个pod创建一个binding，表示放在哪一个节点上运行

把 pod 按照预设的调度策略分配到集群的节点上

公平
资源高效利用
效率
灵活

调度过程

预选（predicate）

过滤步满足条件的节点

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mount的volume和pod指定的volume不冲突，除非它们都是只读

优选（priority）

对节点按照优先级排序

选择出最优的节点
如果预选的时候没有合适的节点，pod 会一直处于 pending状态，并且会不断重试调度，直到有调度结果

调度策略

nodeSelect

最简单的调度形式：节点选择约束，将 pod 调度在拥有你指定的标签的节点上

示例

一个简单的nginx编排文件如下

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx
  namespace: default
  labels:
    app: nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: docker.m.daocloud.io/nginx
        imagePullPolicy: IfNotPresent

不进行特殊调度设置

kubectl apply -f nginx-demo.yaml

在这里插入图片描述

给节点设置一个独一无二的标签信息

# 查看节点标签信息
kubectl get node --show-labels
# 给节点新增标签信息（kubectl label nodes <NodeName> key=value）
kubectl label nodes k8s-node01 nginx=true
# 取消节点的标签信息
kubectl label nodes k8s-node01 nginx-

在这里插入图片描述

**加上调度策略nodeSelect **

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx
  namespace: default
  labels:
    app: nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      nodeSelector:
        app: nginx
      containers:
      - name: nginx
        image: docker.m.daocloud.io/nginx
        imagePullPolicy: IfNotPresent

查看效果

在这里插入图片描述

亲和性和反亲和性

相比之下，亲和性和反亲和性的表达能力更强
nodeSelector 只能选择所有固定标签的节点

requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

调度器只有在规则被满足的时候才能执行调度

preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution

调度器会尝试寻找满足对应规则的节点，如果找不到，调度会在其他节点调度这个 pod

节点亲和性

NodeAffinity

“软需求”：调度器在无法找到匹配节点时候仍然会调度 pod
“硬需求”：如果没有节点满足需求，则不会被调度，一直处于 pending 状态

Pod亲和性

PodAffinity

pod可以和哪些pod部署在同一个拓扑中

Pod互斥性

PodAntiAffinity

pod不和哪些pod部署在同一个拓扑中

调度策略

调度策略	匹配标签	操作符	拓扑支持	调度目标
nodeAffinity	node节点	In, NotIn,Exists,DoesNotExist, Gt,Lt	否	指定主机
podAffinity	pod	In, NotIn,Exists,DoesNotExist	是	pod与指定pod一个拓扑域
PodAntiAffinity	pod	In, NotIn,Exists,DoesNotExist	是	pod与指定pod不在一个拓扑域

操作符

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

NodeAffinify亲和验证

标准yaml文件

###第一个
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx1
  namespace: default
  labels:
    app: nginx1
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx1
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx1
    spec:
      containers:
      - name: nginx1
        image: docker.m.daocloud.io/nginx
        imagePullPolicy: IfNotPresent

###第二个
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx2
  namespace: default
  labels:
    app: nginx2
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx2
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx2
    spec:
      containers:
      - name: nginx2
        image: docker.m.daocloud.io/nginx
        imagePullPolicy: IfNotPresent

NodeAffinify验证

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx1
  namespace: default
  labels:
    app: nginx1
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx1
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx1
    spec:
      affinity:
        nodeAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            nodeSelectorTerms:
              - matchExpressions:
                  - key: kubernetes.io/hostname
                    operator: In
                    values:
                      - k8s-node03
      containers:
      - name: nginx1
        image: docker.m.daocloud.io/nginx
        imagePullPolicy: IfNotPresent

在这里插入图片描述

调度结果

在这里插入图片描述

硬策略不符合要求的时候的调度结果

在这里插入图片描述

如果是软策略

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx1
  namespace: default
  labels:
    app: nginx1
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx1
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx1
    spec:
      affinity:
        nodeAffinity:
          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            - weight: 1
              preference:
                matchExpressions:
                  - key: kubernetes.io/hostname
                    operator: In
                    values:
                      - k8s-node04
      containers:
      - name: nginx1
        image: docker.m.daocloud.io/nginx
        imagePullPolicy: IfNotPresent

在这里插入图片描述

PodAffinity 亲和验证

nginx2的运行情况
在这里插入图片描述

看下nginx1的硬策略

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx1
  namespace: default
  labels:
    app: nginx1
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx1
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx1
    spec:
      affinity:
        podAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            - labelSelector:
                matchExpressions:
                  - key: app
                    operator: In
                    values:
                      - nginx2
              topologyKey: kubernetes.io/hostname
      containers:
      - name: nginx1
        image: docker.m.daocloud.io/nginx
        imagePullPolicy: IfNotPresent

调度结果

在这里插入图片描述

PodAntiAffinity 反亲和验证

nginx2的运行情况

在这里插入图片描述

nginx1

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx1
  namespace: default
  labels:
    app: nginx1
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx1
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx1
    spec:
      affinity:
        podAntiAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            - labelSelector:
                matchExpressions:
                  - key: app
                    operator: In
                    values:
                      - nginx2
              topologyKey: kubernetes.io/hostname
      containers:
      - name: nginx1
        image: docker.m.daocloud.io/nginx
        imagePullPolicy: IfNotPresent

调度结果

在这里插入图片描述

污点与容忍

污点：taints
容忍：tolerations
如果一个节点标记的有污点，如果对pod不进行标识为可以容忍，否则该节点不可调度pod
污点组成：key=value:effect

effect：污点的作用
- NoSchedule ：表示 k8s 将不会将 Pod 调度到具有该污点的 Node 上
- PreferNoSchedule ：表示 k8s 将 尽量避免 将 Pod 调度到具有该污点的 Node 上
- NoExecute ：表示 k8s 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

基本操作

### 查看节点污点
kubectl describe nodes | grep -P "Name:|Taints"
### 设置污点
kubectl taint nodes <NodeName> key=value:effect
### 删除污点
kubectl taint nodes <NodeName> key=value:effect-

验证

### 设置一个污点,看是否符合预期，多开一个窗口观察
kubectl taint nodes k8s-node03  app=nginx:NoExecute

在这里插入图片描述

设置容忍度再看下调度结果

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx1
  namespace: default
  labels:
    app: nginx1
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx1
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx1
    spec:
      tolerations:
        - key: "app"
          operator: "Exists"
          effect: "NoExecute"
      containers:
      - name: nginx1
        image: docker.m.daocloud.io/nginx
        imagePullPolicy: IfNotPresent

在这里插入图片描述

tolerations 属性的写法

key、value、effect 与 Node 的 Taint 设置需保持一致
operator=Exists，value可以省略
operator=Equal，key与value之间就是等于的关系，不能省略
不指定operator，则默认就是Equal

在这里插入图片描述

跳过 Scheduler 调度策略

将 pod 直接调度到指定的Node节点上

###第一个
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx1
  namespace: default
  labels:
    app: nginx1
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx1
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx1
    spec:
      nodeName: k8s-node01
      containers:
      - name: nginx1
        image: docker.m.daocloud.io/nginx
        imagePullPolicy: IfNotPresent

在这里插入图片描述

调度策略场景总结

调度策略	场景说明
nodeName	调度固定节点，用于验证特定节点数据、故障复现等
nodeSelect	调度到拥有特定标签的节点，特殊部门、特殊业务线、测试等
podAffinity	使pod处于同一个拓扑域，用于上下游应用存在大量数据交互的场景
podAntiAffinity	使pod不处于同一个拓扑域，多个计算型应用是不适合调度同一台节点
nodeAffinity	指定调度到指定的节点，核心应用必须调度到核心节点
nodeAntiAffinity	指定不调度到指定的节点，核心节点不能被普通应用使用
taints	污点节点不允许被调度pod，比如master节点，GPU高计算性能节点等
tolerations	配置了才可以调度到taints节点