泡面不好吃，我用了这篇k8s调度器，征服了他

1.1 调度器简介

在这里插入图片描述

来个小刘一起装逼吧 ，今天我们来学习 K8的调度器

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，需要考虑以下问题：

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

Scheduler是作为单独的程序运行的，启动之后会一直连接 apiserver获取 PodSpec.NodeName为空的 pod，对每个 pod都会创建一个 binding，表明该 pod应该放到哪个节点上。

1.2 调度过程

在这里插入图片描述

调度分为几个部分：

Predicate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（等待），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，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。

1.3 自定义调度器

除了 K8S自带的调度器，可以自定义调度器。通过 spec:schedulername参数指定调度器的名字，可以为 pod选择某个调度器进行调度。比如下面的 pod选择 my-scheduler进行调度，而不是默认的 default-scheduler：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: annotation-second-scheduler
  labels:
    name: multischeduler-example
spec:
  schedulername: my-scheduler
  containers:
 - name: pod-with-second-annotation-container
    image: gcr.io/google_containers/pause:2.0

2.1 Node 亲和性

spec.affinity.nodeAffinity：

preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution（优先执行计划）：软策略
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution（要求执行计划）：硬策略

键值运算关系：

键说明Inlabel 的值在某个列表中NotInlabel 的值不在某个列表中Gtlabel 的值大于某个值Ltlabel 的值小于某个值Exists某个 label 存在DoesNotExist某个 label 不存在

软策略:

[root@master schedule]
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: affinity
  labels:
    app: node-affinity-pod
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: hub.hc.com/library/myapp:v1
  affinity:
    nodeAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        preference:
          matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/hostname
            operator: In
            values:
            - worker3
[root@master schedule]
NAME                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES
affinity                 1/1     Running   0          39s   10.244.2.92   worker2   <none>           <none>

硬策略:

[root@master schedule]
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: affinity2
  labels:
    app: node-affinity-pod
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: hub.hc.com/library/myapp:v1
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/hostname
            operator: In
            values:
            - worker3

[root@master schedule]
NAME                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES
affinity2                  0/1     Pending   0          23s   <none>        <none>    <none>           <none>

[root@master schedule]
Events:
  Type     Reason            Age   From               Message
  ----     ------            ----  ----               -------
  Warning  FailedScheduling  49s   default-scheduler  0/3 nodes are available: 3 node(s) didn't match node selector.

2.2 Pod 亲和性

spec.affinity.podAffinity/podAntiAffinity：

preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution（优先执行计划）：软策略
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution（要求执行计划）：硬策略

[root@master schedule]
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-2
  labels:
    app: pod-2
spec:
  containers:
  - name: pod-2
    image: hub.hc.com/library/myapp:v1
  affinity:
    podAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In
            values:
            - pod-1
        topologyKey: kubernetes.io/hostname
    podAntiAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        podAffinityTerm:
          labelSelector:
            matchExpressions:
            - key: app
              operator: In
              values:
              - pod-2
          topologyKey: kubernetes.io/hostname

[root@master schedule]
pod-2                     0/1     Pending   0          4s      <none>        <none>    <none>           <none>

[root@master schedule]
NAME                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod-1                     1/1     Running   0          5s      10.244.2.94   worker2   <none>           <none>

亲和性/反亲和性调度策略比较如下：

调度策略匹配标签操作符拓扑域支持调度目标nodeAffinity主机In, NotIn, Exists,DoesNotExist, Gt, Lt否指定主机podAffinityPODIn, NotIn, Exists,DoesNotExist是POD与指定POD同一拓扑域podAnitAffinityPODIn, NotIn, Exists,DoesNotExist是POD与指定POD不在同一拓扑域

2.3 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。

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： K8S将不会将 Pod调度到具有该污点的 Node上
PreferNoSchedule： K8S将尽量避免将 Pod调度到具有该污点的 Node上
NoExecute： 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

② 污点的设置、查看和去除


kubectl describe node node-name

kubectl taint nodes node1 key1=value1:effect

kubectl taint nodes node1 key1=value1:effect

设置了污点的 Node将根据 taint的 effect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) ，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。

** toleration 的配置：**

spec:
  tolerations:
    - key: "key1"
      operator: "Equal"
      value: "value1"
      effect: "NoSchedule"
      tolerationSeconds: 3600
    - key: "key1"
      operator: "Equal"
      value: "value1"
      effect: "NoExecute"
    - key: "key2"
      operator: "Exists"
      effect: "NoSchedule"

说明：

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：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"

③ 有多个 Master存在时，防止资源浪费，可以如下设置

kubectl taint nodes Node-Name node-role.kubernetes.io/master=:PreferNoSchedule

2.4 指定调度节点

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: myweb
spec:
  replicas: 7
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myweb
    spec:
      nodeName: worker1
      nodeSelector:
	    type: theSelected
      containers:
      - name: myweb
        image: hub.hc.com/library/myapp:v1
        ports:
        - containerPort: 80