潍坊外贸建站,做有搜索功能的网站,个人网页免费域名注册入口,全球外贸网站有哪些在 Kubernetes 集群中#xff0c;调度器扮演着至关重要的角色。它负责决定将哪些 Pod 放置到哪些节点上运行#xff0c;以确保集群资源得到高效利用的同时满足各种约束条件。调度器不仅要考虑 CPU 和内存等基本资源的需求#xff0c;还需要处理诸如亲和性、反亲和性、污点与…在 Kubernetes 集群中调度器扮演着至关重要的角色。它负责决定将哪些 Pod 放置到哪些节点上运行以确保集群资源得到高效利用的同时满足各种约束条件。调度器不仅要考虑 CPU 和内存等基本资源的需求还需要处理诸如亲和性、反亲和性、污点与容忍度等高级特性。本文将深入探讨 Kubernetes 调度器的工作原理及其核心概念并介绍如何自定义调度策略来优化您的应用部署。
什么是 Kubernetes 调度器
定义与背景
Kubernetes 调度器是一个控制平面组件它根据一系列规则和策略选择最合适的节点来运行新的 Pods。其主要职责包括但不限于
资源分配基于请求的资源量如 CPU、内存匹配合适的节点。服务质量保证支持不同级别的服务质量QoS确保关键业务优先获得资源。约束满足遵守用户指定的各种软硬性约束比如节点亲和性、Pod 亲和性和反亲和性等。故障恢复当某个节点出现故障时重新调度受影响的 Pods 到健康的节点上。
关键特性
智能决策通过复杂的算法评估每个节点的适用性寻找最优解。扩展能力允许开发者自定义调度逻辑满足特定需求。高可用设计即使面对大规模集群也能保证高效的调度性能。 调度流程详解
Kubernetes 调度过程大致可以分为两个阶段过滤Filtering 和 评分Scoring。
过滤阶段
在此阶段调度器会遍历集群中的所有节点剔除那些不符合 Pod 声明要求的节点。这些要求可能包括但不限于
资源需求匹配确保节点有足够的可用资源CPU、内存等来承载 Pod。节点标签筛选如果 Pod 指定了 nodeSelector 或者使用了节点亲和性规则则只有符合条件的节点才会被保留。污点与容忍度检查如果一个节点设置了污点Taints那么除非 Pod 明确声明了相应的容忍度Tolerations否则该 Pod 将不会被调度到这个节点上。
示例
假设我们有一个 Pod 定义如下
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: nginx
spec:containers:- name: nginximage: nginxresources:requests:memory: 64Micpu: 250mlimits:memory: 128Micpu: 500mnodeSelector:disktype: ssd
在这个例子中除了常规的资源请求外还指定了 nodeSelector 来限制 Pod 只能部署到带有 disktypessd 标签的节点上。这意味着在过滤阶段所有未标记为 SSD 的节点都将被排除在外。
评分阶段
经过过滤后剩下的候选节点将进入评分阶段。此时调度器会对每个节点进行打分分数越高表示越适合运行目标 Pod。常用的评分依据包括
资源利用率倾向于选择那些资源使用率较低的节点以便更好地平衡负载。亲和性偏好如果有配置 Pod 亲和性或反亲和性规则则会根据这些规则调整得分。其他自定义规则开发者可以通过插件机制添加额外的评分标准。
最终得分最高的节点会被选中作为 Pod 的宿主节点。 自定义调度策略
虽然默认的调度器已经非常强大但在某些情况下您可能希望进一步定制化调度行为。Kubernetes 提供了几种方式来实现这一点
节点亲和性Node Affinity
节点亲和性允许您更灵活地指定 Pod 应该部署在哪类节点上。它有两种形式
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution必须满足的条件类似于硬性约束。preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution优先考虑但非强制性的条件属于软性约束。
示例
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: with-node-affinity
spec:affinity:nodeAffinity:requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:nodeSelectorTerms:- matchExpressions:- key: kubernetes.io/e2e-az-nameoperator: Invalues:- e2e-az1- e2e-az2preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:- weight: 1preference:matchExpressions:- key: another-node-label-keyoperator: Invalues:- another-node-label-valuecontainers:- name: with-node-affinityimage: k8s.gcr.io/pause:2.0
Pod 亲和性与反亲和性Pod Affinity Anti-Affinity
Pod 亲和性和反亲和性使您可以基于现有 Pods 的位置来指导新 Pod 的放置。例如为了提高性能您可能想要让某些服务的实例尽可能靠近彼此相反地为了避免单点故障您也可能希望它们分布在不同的节点上。
示例
affinity:podAffinity:requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:- labelSelector:matchExpressions:- key: securityoperator: Invalues:- S1topologyKey: failure-domain.beta.kubernetes.io/zonepodAntiAffinity:preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:- weight: 100podAffinityTerm:labelSelector:matchExpressions:- key: securityoperator: Invalues:- S2topologyKey: kubernetes.io/hostname
自定义调度器
对于需要高度定制化的场景Kubernetes 还支持创建完全自定义的调度器。这通常涉及到开发一个新的可执行文件并将其部署到集群中作为一个独立的服务。然后您可以通过在 Pod 规范中指定 .spec.schedulerName 字段来选择使用哪个调度器。 实战演练
接下来我们将通过几个实际的例子来展示如何运用上述概念优化 Kubernetes 中的应用部署。
使用节点亲和性部署应用
假设我们要部署一个对磁盘 I/O 敏感的应用程序并且只希望将其部署到具有 SSD 存储的节点上。我们可以这样做
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: io-sensitive-app
spec:affinity:nodeAffinity:requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:nodeSelectorTerms:- matchExpressions:- key: disktypeoperator: Invalues:- ssdcontainers:- name: app-containerimage: myregistry/myapp:v1
这样只有标记了 disktypessd 的节点才有可能成为该 Pod 的宿主。
实现跨区域容错部署
为了增强服务的可靠性我们可以利用 Pod 反亲和性规则确保同一服务的不同实例不会同时位于同一个区域内的相同节点上
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: web-server
spec:replicas: 3selector:matchLabels:app: web-servertemplate:metadata:labels:app: web-serverspec:affinity:podAntiAffinity:requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:- labelSelector:matchExpressions:- key: appoperator: Invalues:- web-servertopologyKey: topology.kubernetes.io/zonecontainers:- name: web-serverimage: nginx:latest
这段代码确保了三个副本的 Web 服务器 Pod 不会在同一个区域内运行在同一节点上从而提高了系统的容错能力。 结语
感谢您的阅读如果您对调度器或 Kubernetes 有任何疑问或见解欢迎继续探讨。
