调度器
Scheduler 是 Kubernetes 的调度器，主要的任务是把定义的 pod 分配到集群的节点上。听起来非常简单，但有很多要考虑的问题：
- 公平：如何保证每个节点都能被分配资源
- 资源高效利用：集群所有资源最大化被使用
- 效率：调度的性能要好，能够尽快地对大批量的 pod 完成调度工作
- 灵活：允许用户根据自己的需求控制调度的逻辑k
Scheduler 是作为单独的程序运行的，启动之后会一直监听 API Server，获取PodSpec.NodeName为空的 pod，对每个 pod 都会创建一个 binding（必须遵守的），表明该 pod 应该放到哪个节点上
调度过程
调度分为几个步骤：
- 首先是过滤掉不满足条件的节点，这个过程称为predicate（预选）；
- 然后对通过的节点按照优先级排序，这个是priority（优选）；
- 最后从中选择优先级最高的节点。
Predicate（预选）有一系列的算法可以使用：
- 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
如果在 predicate 过程中没有合适的节点，pod 会一直在pending状态，不断重试调度，直到有节点满足条件。经过这个步骤，如果有多个节点满足条件，就继续 priorities 过程：按照优先级大小对节点排序
优先级由一系列键值对组成，键是该优先级项的名称，值是它的权重（该项的重要性）。这些优先级选项包括：
- LeastRequestedPriority：通过计算 CPU 和 Memory 的使用率来决定权重，使用率越低权重越高。换句话说，这个优先级指标倾向于资源使用比例更低的节点
- BalancedResourceAllocation：节点上 CPU 和 Memory 使用率越接近，权重越高。这个应该和上面的一起使用，不应该单独使用
- ImageLocalityPriority：倾向于已经有要使用镜像的节点，镜像总大小值越大，权重越高
通过算法对所有的优先级项目和权重进行计算，得出最终的结果
节点亲和性
pod.spec.nodeAffinity
- preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution（优先执行计划）：软策略
- requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution（要求执行计划）：硬策略
preferred：首选，较喜欢 required：需要，必修
键值运算关系
- 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
标签操作
# 查看label
kubectl get node --show-labels
# 添加label
kubectl label nodes 192.168.15.182 nodetype=hci
# 删除label
kubectl label nodes 192.168.15.182 nodetype-
# 修改label
kubectl label nodes 192.168.15.182 nodetype=vmware --overwrite
|
硬策略：requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution
#节点硬策略。排除node02，只能在node01上运行
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: affinity
labels:
app: node-affinity-pod
spec:
containers:
- name: with-node-affinity
image: hub.atguigu.com/library/myapp:v1
affinity: #亲和性
nodeAffinity: #node亲和性
# 硬亲和性限制
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
nodeSelectorTerms:
- matchExpressions:
- key: kubernetes.io/hostname # 标签键名
operator: NotIn #键值运算关系 ，NotIn:label的值不在某个列表中。 表示不是node02节点就可运行
values:
- k8s-node02 # 标签键值
|
软策略：preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution
如果有的话就在上面运行，没有的话就算了
#软策略
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: affinity2
labels:
app: node-affinity-pod
spec:
containers:
- name: with-node-affinity
image: hub.atguigu.com/library/myapp:v1
affinity:
nodeAffinity:
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- weight: 1 #权重，权重越大越亲和(多个软策略的情况)
preference:
matchExpressions:
- key: kubernetes.io/hostname
operator: In
values:
- k8s-node03 # 期望是node03
|
软硬策略（先满足硬策略再满足软策略）
#软硬合体
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: affinity2
labels:
app: node-affinity-pod
spec:
containers:
- name: with-node-affinity
image: hub.atguigu.com/library/myapp:v1
affinity:
nodeAffinity: #node亲和性
# 硬亲和性限制
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
nodeSelectorTerms:
- matchExpressions:
- key: kubernetes.io/hostname # 标签键名
operator: NotIn #键值运算关系 ，NotIn:label的值不在某个列表中。 表示不是node02节点就可运行
values:
- k8s-node02 # 标签键值
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- weight: 1 #权重，权重越大越亲和(多个软策略的情况)
preference:
matchExpressions:
- key: kubernetes.io/hostname
operator: In
values:
- k8s-node03 # 期望是node03
|
Pod亲和性（pod与pod之间的亲和性）
pod.spec.affinity.podAffinity/podAntiAffinity
- preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软策略
- requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬策略
`apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-3
labels:
app: pod-3
spec:
containers:
- name: pod-3
image: hub.atguigu.com/library/myapp:v1
affinity:
#想让两个pod运行在同一个node上
podAffinity:
#硬策略
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- labelSelector: #标签选择
matchExpressions:
- key: app #当app存在node-affinity-pod时就选择
operator: In
values:
- node-affinity-pod
topologyKey: kubernetes.io/hostname
#hostname判断是否在同一个pod，唯一
|
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-4
labels:
app: pod-4
spec:
containers:
- name: pod-4
image: hub.atguigu.com/library/myapp:v1
affinity:
#不想让两个pod运行在同一个node上
#匹配标签如果app=pod-2，那么则不运行在这个节点
podAntiAffinity:
#软策略
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- weight: 1
podAffinityTerm:
labelSelector:
matchExpressions:
- key: app #匹配app=node-affinity-pod
operator: In
values:
- node-affinity-pod
topologyKey: kubernetes.io/hostname
|
Taint 和 Toleration
节点亲和性，是pod的一种属性（偏好或硬性要求），它使pod被吸引到一类特定的节点。Taint 则相反，它使节点能够排斥一类特定的 pod
Taint 和 toleration 相互配合，可以用来避免 pod 被分配到不合适的节点上。每个节点上都可以应用一个或多个taint ，这表示对于那些不能容忍这些 taint 的 pod，是不会被该节点接受的。如果将 toleration 应用于 pod上，则表示这些 pod 可以（但不要求）被调度到具有匹配 taint 的节点上
污点 (Taint)
1、污点 ( Taint ) 的组成
使用kubectl taint命令可以给某个 Node 节点设置污点，Node 被设置上污点之后就和 Pod 之间存在了一种相斥的关系，可以让 Node 拒绝 Pod 的调度执行，甚至将 Node 已经存在的 Pod 驱逐出去每个污点的组成如下：
key=value:effect
每个污点有一个 key 和 value 作为污点的标签，其中 value 可以为空，effect 描述污点的作用。当前 taint effect 支持如下三个选项：
- NoSchedule：表示k8s将不会将Pod调度到具有该污点的Node上(K8Snode添加这个effecf类型污点，新的不能容忍的pod不能再调度过来，但是老的运行在node上不受影响)
- PreferNoSchedule：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(pod会尝试将pod分配到该节点)
- NoExecute：表示k8s将尽量避免将Pod调度到具有该污点的Node上(K8Snode添加这个effecf类型污点，新的不能容忍的pod不能调度过来，老的pod也会被驱逐)
2、污点的设置、查看和去除
#查看节点污点
kubectl describe node k8s-node01
# 设置污点
kubectl taint nodes node1 key1=value1:NoSchedule
# 节点说明中，查找 Taints 字段
kubectl describe node k8s-node01
# 去除污点
kubectl taint nodes node1 key1=value1:NoSchedule-
|
容忍(Tolerations)
设置了污点的 Node 将根据 taint 的 effect：NoSchedule、PreferNoSchedule、NoExecute 和 Pod 之间产生互斥的关系，Pod 将在一定程度上不会被调度到 Node 上。但我们可以在 Pod 上设置容忍 ( Toleration ) ，意思是设置了容忍的 Pod 将可以容忍污点的存在，可以被调度到存在污点的 Node 上
pod.spec.tolerations
tolerations: #containers同级
- key: "check" #能容忍的污点key
operator: "Equal" #Equal等于表示key=value ， Exists不等于，表示当值不等于下面value正常
value: "guozige" #值
effect: "NoExecute" #effect策略
tolerationSeconds: 3600 #原始的pod多久驱逐，注意只有effect: "NoExecute"才能设置，不然报错`
|
- 其中 key, vaule, effect 要与 Node 上设置的 taint 保持一致
- operator 的值为 Exists 将会忽略 value 值
- tolerationSeconds 用于描述当 Pod 需要被驱逐时可以在 Pod 上继续保留运行的时间
1、当不指定 key 值时，表示容忍所有的污点 key
tolerations:
- operator: "Exists"
|
2、当不指定 effect 值时，表示容忍所有的污点作用
tolerations:
- key: "key"
operator: "Exists"
|
指定调度节点
亲和性和污点，容忍都比较含蓄。 指定调度节点是绝对指定目标，就要这个
Pod.spec.nodeName
将 Pod 直接调度到指定的 Node 节点上，会跳过 Scheduler 的调度策略，该匹配规则是强制匹配
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
name: myweb
spec:
replicas: 3
template:
metadata:
labels:
app: myweb
spec:
nodeName: k8s-node01 #指定全在node01
containers:
- name: myweb
image: hub.atguigu.com/library/myapp:v1
ports:
- containerPort: 80
|
Pod.spec.nodeSellector
通过 kubernetes 的 label-selector 机制选择节点，由调度器调度策略匹配 label，而后调度 Pod 到目标节点，该匹配规则属于强制约束
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
name: myweb66
spec:
replicas: 2
template:
metadata:
labels:
app: myweb66
spec:
nodeSelector:
disk: ssd #硬盘必须是ssd类型才运行
#type: backEndNode1 #标签名，标签值
containers:
- name: myweb66
image: hub.atguigu.com/library/myapp:v1
ports:
- containerPort: 80
|
