Kubernetes 中自定义调度器算法的实现方法

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Kubernetes 是一个容器编排和管理平台，它可以自动化管理容器的部署、扩缩容、备份等操作。其中一个非常重要的功能是调度器，它负责将容器调度到合适的节点上。Kubernetes 默认提供了多个调度算法，但有时这些算法并不能满足业务需求。本文将介绍如何在 Kubernetes 中实现自定义调度器算法。

Kubernetes 调度器的工作原理

Kubernetes 调度器的工作原理可以简单概括为：找到一个合适的节点，将 Pod 调度过去。具体的调度流程如下：

  1. 获取未调度的 Pod。
  2. 对于每个 Pod，调度器会获取当前集群的节点列表，并对每个节点进行预选和优选。
  3. 预选阶段过滤不符合条件的节点，如资源不足、亲和性/反亲和性规则等。
  4. 优选阶段对多个节点进行打分，选择最高分的节点。
  5. 将 Pod 调度到被选中的节点上。

关于 Kubernetes 调度器的详细内容可以参考 Kubernetes 官方文档。

自定义调度算法的实现方法

Kubernetes 允许用户定义自己的调度器算法，实现自定义的调度逻辑。下面我们将讲解如何实现一个简单的调度算法。

实现前准备

在编写自定义调度器算法之前，需要准备一个工具：scheduler framework。该工具提供了调度器框架，可以让你在其中实现自己的调度逻辑。使用该框架的步骤如下：

  1. 指定一个调度器名字，并将该调度器的标识写入 PodSpec 中。
  2. 创建一个带有调度器配置的 Kubernetes 集群。
  3. 使用 Kubernetes API 注册自己实现的调度器。

在使用框架前，需要先编写调度器算法代码。

实现一个简单的调度算法

假设现在有一个业务需求，需要将具有特定 Annotation 的 Pod 调度到具有特定 Label 的节点上。我们可以实现一个简单的调度算法来解决这个需求。

步骤1：创建调度器

首先创建一个名为 my-scheduler 的调度器。在 Kubernetes 中注册自定义的调度器可以使用以下代码：

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调度器中注册了一个名为 my-scheduler 的调度函数 mySchedulerFunc，并使用 NewGenericScheduler() 函数创建了一个调度器实例 sched。

步骤2：实现调度函数

下面实现 mySchedulerFunc 函数，该函数为传入的 Pod 寻找合适的节点。我们将使用该函数中的 ExtenderArgs 作为筛选的标准条件。

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在这个函数中，我们使用了 NodeLister 接口来获取当前集群的节点列表。然后，将从 Pod 的 nodeSelector 字段中查询特定 nodeLabel 标签的节点。此外，如果 Pod 具有特定 Annotation "requirement"，则使用 checkRequirements() 函数来检查节点是否符合要求。如果所有条件都符合，返回符合条件的节点。

步骤3：注册调度器

完成自定义调度器算法的实现后，需要在 Kubernetes 中注册该调度器，使其可以被 Kubernetes 调度器框架使用。为此，我们需要使用 Kubernetes API 注册该调度器，并将其添加到 Kubernetes 集群中。

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在上面的代码中，我们建立了一个名为 extender 的结构体，它包含了一个名为 priority 的函数和一个名为 filter 的函数。这些函数可以补充并扩展当前 Kubernetes 调度器的功能。

最后，通过执行 Run() 方法让调度器开始运行，此时我们的自定义调度器就正式生效了。

总结

本文介绍了如何在 Kubernetes 中实现自定义调度器算法。我们详细介绍了调度器的工作原理，并提供一个实例来演示如何实现自己的调度算法。自定义调度器算法可以满足业务需求，扩展 Kubernetes 调度器的功能，是对 Kubernetes 调度器的有力补充。同时，通过学习本文，读者可以更加深入地了解 Kubernetes 平台以及其特点。

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