深入理解Kubernetes的调度核心思想

一、引言

Kubernetes（简称K8s）是一个开源的容器编排系统，用于自动化部署、扩展和管理容器化应用程序。在Kubernetes集群中，调度器是一个核心组件，它负责将Pod（Kubernetes中的最小部署单元）分配到合适的节点上运行。调度器的智能决策对于提高资源利用率、确保服务的高可用性以及满足特定的工作负载需求至关重要。

二、Kubernetes调度器概述

Kubernetes调度器是一个独立的控制平面组件，它监视新创建的Pod，这些Pod尚未被分配到节点上，或者Pod当前运行的节点不再满足其要求。调度器通过一系列算法，为这些未调度的Pod找到一个最合适的节点运行。

三、Kubernetes调度过程详解

调度过程主要分为两个阶段：节点筛选（Predicates）和节点优先级选择（Priorities）。

节点筛选：此阶段会检查每个节点的资源是否满足Pod的需求，如CPU、内存、存储等。同时，还会考虑Pod的亲和性、节点的污点设置等因素，从而过滤出符合Pod运行条件的节点候选集。
节点优先级选择：在筛选出的节点候选集中，调度器会根据一系列优先级函数为每个节点打分，最终选择得分最高的节点来运行Pod。

四、自定义调度策略

Kubernetes允许用户根据需要自定义调度策略，这主要通过定义自定义的Predicates和Priorities来实现。此外，用户还可以通过设置节点亲和性和污点来进一步细化调度策略。

五、调度策略的实际应用

下面通过一个简单的例子来演示如何通过节点标签和污点来配置高级的调度策略。

代码演示：

为节点添加标签

假设我们有两个节点，node1和node2，我们可以为它们添加不同的标签来表示其特性。

kubectl label nodes node1 disktype=ssd  
kubectl label nodes node2 disktype=hdd

配置Pod的节点选择器

接下来，我们可以配置Pod的YAML文件，使其只被调度到具有特定标签的节点上。

apiVersion: v1  
kind: Pod  
metadata:  
  name: mypod  
spec:  
  containers:  
  - name: mypod  
    image: nginx  
  nodeSelector:  
    disktype: ssd

在这个例子中，Pod mypod 只会被调度到标签为 disktype=ssd 的节点上，即 node1。

使用节点亲和性和污点

我们还可以使用更高级的调度策略，如节点亲和性和污点。例如，我们可以给某个节点添加一个污点，以防止某些Pod被调度到该节点上。

kubectl taint nodes node1 special-pod=myvalue:NoSchedule

然后，在Pod的YAML文件中使用亲和性规则来指定只有能够容忍这个污点的Pod才能被调度到该节点上。

apiVersion: v1  
kind: Pod  
metadata:  
  name: special-pod  
spec:  
  containers:  
  - name: special-pod  
    image: nginx  
  affinity:  
    nodeAffinity:  
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:  
        nodeSelectorTerms:  
        - matchExpressions:  
          - key: disktype  
            operator: In  
            values:  
            - ssd  
  tolerations:  
  - key: special-pod  
    operator: Equal  
    value: myvalue  
    effect: NoSchedule

在这个例子中，special-pod 只能被调度到 node1 上，因为它需要容忍 node1 上的污点。