Kubernetes 调度器源码分析：调度器策略和优先级

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Kubernetes是一个流行的云原生平台，用于自动部署，扩展和操作容器化应用程序。在Kubernetes中，调度器是一个负责将Pod调度到运行节点的进程。在本文中，我们将深入探讨Kubernetes调度器的源代码，重点是调度器策略和优先级。

调度器策略

调度器策略是一组规则，它们决定哪些节点可以运行Pod。以下是Kubernetes中提示和默认的调度器策略：

  • NodeSelector - 用于选择特定标签的节点来运行Pod。如果Pod定义了一个nodeSelector字段，调度器将为Pod选择相应的节点。例如，如果Pod需要Node上有一个特定的标签，调度器将仅将该Pod调度到具有该标签的节点。
  • Affinity - 支持更复杂的选择规则。affinity字段允许您指定Pod应该调度到哪些节点。例如，将Pod调度到与某些其他Pods一起调度到的节点上。
  • Taints 和 Tolerations - Taints是与节点关联的标记，用于表示该节点上会对Pod产生不利影响的某些条件。这些标签可以被Pod容忍，以便可以调度到节点上。
  • NodeAffinity - 允许根据目标节点的属性指定调度器选择器的一组偏好。如果此字段在Pod规范中定义，则Pod将只在符合此字段中定义的任何节点选择规范的节点上调度。

调度器优先级

在Kubernetes中，调度器优先级是用于指定哪些Pod可以在哪些节点上运行的一组规则。这些规则基于所需资源、应用程序特定需求、应用程序/服务级别协议（SLA），以及应用程序重要性等因素计算。以下是Kubernetes中的调度器优先级指标：

  • 节点资源的可用性 - 当Kubernetes调度程序尝试将Pod调度到特定节点时，节点的可用资源（例如: CPU、RAM、磁盘等）比其他因素更为重要。调度程序首先向可用资源最多的节点调度Pod。
  • Pod的请求资源 - Pod要求的资源越多，它在选择节点时的权重将越重。调度程序尝试识别具有满足需求的资源最多的节点。
  • 基础节点优先权 - 名称匹配该正则表达式的节点将获得更高的基础权重。如有需要，您可以更改该表达式。
  • NodeAffinity - 这允许使用标签选择偏好，以指定选择器可以使用的特定节点。如果设置了PreferedDuringSchedulingIgnoredDuringExecution，则控制器将优先选择带有最高匹配度的节点。
  • 亲和性和反亲和性 - 支持更复杂的调度器规则。这些规则可以偏向于将具有相似元数据的Pod定向到相同的硬件资源上，使其能够较好地协作，而将具有差异元数据的Pod分配到不同的节点上，以减少干扰。
  • QoS（quality of service）类别 - 根据Pod的QoS类别（BestEffort、Burstable、Guaranteed）和该类别允许的CPU和内存使用来计算权重。

示例代码

以下是Kubernetes调度器优先级和策略的示例代码：

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在这个例子中，我们定义了一个名为nginx-pod的Pod，该Pod将使用nginx的Docker映像作为容器和用于存储的SSD节点。我们使用nodeSelector字段定义了节点选择器。我们还使用affinity字段定义了偏好，这意味着Pod应该具有某些资源的亲和性，并将它们调度到与其他相同类型的Pods一起运行的节点上。最后，我们还使用了Taints和Tolerations来确定节点已经有一定量的磁盘使用量，并且无法容忍高于此限制的Pod。

结论

在本文中，我们对Kubernetes调度器的源代码进行了分析，重点是调度器策略和优先级。我们了解到，调度器优先级基于资源可用性、Pod请求资源、基础节点权重、亲和性和反亲和性以及QoS类别等因素计算。Kubernetes调度器是一个致力于使应用程序容器化和自动部署的强大工具，学会使用和优化Kubernetes调度器策略和优先级对提高应用程序的性能和可用性将具有很大帮助。

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