背景:为了实现基于K8s的数据库服务的调度功能
难点: 1,原生K8s的资源只有cpu和mem,但是MySQL调度需要考虑磁盘资源,
2,原生调度策略不符合线上环境,比如线上容器和物理机存在混跑,服务存在定制策略等
方案: 1,基于K8s 调度器的源码进行修改,定制化调度器,所有服务器调度时指定新调度器实现自定义策略
2,将需要的元数据,比如MySQL端口容量,服务器磁盘容量等信息通过脚本同步到K8s中的annotations中
流程:
1,下载调度器源码至本地服务器
可从官方下载,此处原为内部git地址,省去
2,本地修改完成后,编译,
CGO_ENABLED=0 GOOS=linux GOARCH=amd64 make all WHAT=cmd/kube-scheduler/
3,编译完成&&没有报错,打包images 并 push到仓库
docker build -f Dockerfile -t registry.xxxx.xxxx.com.cn/xxxx/scheduler:1.0 . docker login registry.xxx.xxx.com.cn -u xxxx docker push registry.xxxx.xxxx.com.cn/xxxx/scheduler
4,在南北K8s集群上找到运行着的 scheduler,并delete,scheduler以deployment方式部署,delete完成后确认下新scheduler是否running即可
kubectl get pod -n kube-system | grep kube-scheduler-db kubectl delete pod kube-scheduler-db-xxxxxx-xxxxxxx -n kube-system
5,至此 scheduler 更新流程流程,之后可以观察修改生效情况,重大更新建议先测试再正式上线
修改的细节(举例)
scheduler 的目录结构如下
我们需要修改的部分集中在\kubernetes-develop\pkg\scheduler\algorithm目录下,
该目录下有两个文件夹,这两个目录下每一个文件代表着一种策略
predicates 此目录下为初选策略,初选即为过滤,通过此策略将不满足硬性标准的服务器淘汰
priorities 此目录下为优选策略,优选即为打分,通过此策略将所有通过初选的服务器打分,选取分数最高服务器进行调度
predicates 中以xxxx_disk_predicate.go 为例,此策略过滤不满足MySQL磁盘空间要求的服务器,实际代码以线上为准
package predicates import ( "fmt" "k8s.io/api/core/v1" "k8s.io/kubernetes/pkg/scheduler/algorithm" schedulercache "k8s.io/kubernetes/pkg/scheduler/cache" ) func NevisDiskPredicate(pod *v1.Pod, meta algorithm.PredicateMetadata, nodeInfo *schedulercache.NodeInfo) (bool, []algorithm.PredicateFailureReason, error) { var remainDiskPercentage int64 = 10 //disk最少剩余10% var requestedDisk int64 //node总的已request的值 var HoldDiskMin int64 = 250 //剩余容量保底值 node := nodeInfo.Node() //这里获得的是正在进行判断的node实例 if node == nil { // node无效就直接退出 return false, nil, fmt.Errorf("node not found") } //获取服务类型 关于磁盘调度目前只对MySQL和pika生效,所以需要判断服务器的资源池 scheduleService := pod.Annotations[AnnotationSchedulerService] requestDiskCurrentPod := NevisPodDISKRequest(pod) // 当前POD的disk request for _, p := range nodeInfo.Pods() { // 获取node上每个pod的diskrequest之和 requestedDISK requestDiskPerPod := xxxxPodDISKRequest(p) requestedDisk += requestDiskPerPod } nodeFreeDisk := xxxxNodeDISKFree(node) //获取node的free disk nodeTotalDisk := xxxxNodeDISKTotal(node) //获取node的total disk //NevisNodeDISKFree 和 NevisNodeDISKTotal 函数在utils.go里,具体的是获取node的annotations数据, //这里需要注意线上的annotations 值的各种状态都需要考虑,缺省值需要设定,否则会影响之后的判断 // 过滤策略 // 1,已经request 加 即将request的 要小于 totaldisk的90%, // 2,freedisk 减 即将request的 要大于 totaldisk的10% // 3,考虑到有些服务器磁盘容量很小(<4T),增加最低保留空间 为 250G // 策略需要注意线上是容器和物理机混跑状态,需要考虑的全面一些, HoldDisk := int64(nodeTotalDisk * remainDiskPercentage/100) if HoldDisk < HoldDiskMin { HoldDisk = HoldDiskMin } if ((scheduleService == SchedulerServiceMySQL) || (scheduleService == SchedulerServicePika)){ //进行资源池判断,不满足条件的服务器直接过滤 // 关于服务类型的判断应该放在函数的入口,以避免无效的运算,这里是举例就不修改了 if (int64(requestedDisk) + int64(requestDiskCurrentPod) > int64(nodeTotalDisk - HoldDisk)|| ((nodeFreeDisk - int64(requestDiskCurrentPod)) < HoldDisk)) { return false, []algorithm.PredicateFailureReason{ &PredicateFailureError{ PredicateName: "xxxxDiskPredicate", PredicateDesc: fmt.Sprintf("node doesn't has enough DISK request %d, requested %d", requestDiskCurrentPod, requestedDISK), }, }, nil } return true, nil, nil } return true, nil, nil } func init() { predicates := Ordering() predicates = append(predicates, NevisDiskPred) SetPredicatesOrdering(predicates) }
priorities 中以more_mem.go 为例,此策略将给有更多空闲内存的服务器打高分,实际代码以线上为准
package priorities import ( "fmt" "strconv" "k8s.io/klog" "k8s.io/api/core/v1" "k8s.io/apimachinery/pkg/labels" v1helper "k8s.io/kubernetes/pkg/apis/core/v1/helper" schedulerapi "k8s.io/kubernetes/pkg/scheduler/api" schedulercache "k8s.io/kubernetes/pkg/scheduler/cache" ) func CalculateNodeMoreMemMap(pod *v1.Pod, meta interface{}, nodeInfo *schedulercache.NodeInfo) (schedulerapi.HostPriority, error) { node := nodeInfo.Node() if node == nil { return schedulerapi.HostPriority{}, fmt.Errorf("node not found") } var allMemory int64 //服务器的总内存 var usedMemory int64 //服务器已使用内存 allMemory = NevisNodeMemAll(node) //此处是通过node的10255端口获取node的实例mem使用量,讲道理逻辑里应该尽量不适用这种调用,因为可能拖慢调度的速度,因为这是所有过初选的node都需要执行的 // 但是由于数据库本身不会存在非常频繁的调度,而且实现非常简单,所以如此实现了 resp, err := (&http.Client{Timeout: 5 * time.Second}).Get("http://" + node.Status.Addresses[0].Address + ":10255/stats") if err != nil { klog.Warningf("get node status failed: %s", err) } else { var ci cv1.ContainerInfo if err := json.NewDecoder(resp.Body).Decode(&ci); err != nil { resp.Body.Close() klog.Warningf("decode node status failed: %s", err) } else { usedMemory = int64(ci.Stats[0].Memory.RSS) } } // 打分策略,如果内存没有使用,即为10分,全部用完为0分,按比例分配 count := 10 - (usedMemory / allMemory * int64(10)) // 这里在打log。相关的log可通过 kubectl logs kube-scheduler-db-xxxx-xxxx -n kube-system 查看 klog.Warningf("message i want", count) //返回打分集合,注意下格式即可 return schedulerapi.HostPriority{ Host: node.Name, Score: int(count), }, nil } // 实际去计算打分结果的时候 是采用map - reduce的方式,了解hadoop原理的应该知道,这里不多说,感兴趣可自行了解 var CalculateNodeMoreMemReduce = NormalizeReduce(schedulerapi.MaxPriority, false)
程序中还包含一些工具类,放在utils.go下,此处省略
在写完所有的调度策略后,别急还没完,我们还需要去工厂函数里注册下我们新加的策略
位置在\pkg\scheduler\algorithmprovider\defaults\defaults.go
在 func defaultPredicates() 里增加关于初选策略的函数,如
factory.RegisterFitPredicate(predicates.xxxDiskPred, predicates.xxxDiskPredicate),
在 func defaultPriorities() 里增加关于优选策略的函数,如
factory.RegisterPriorityFunction2("MoreCpu", priorities.CalculateNodeMoreMemMap, priorities.CalculateNodeMoreMemReduce, 1000000),
在优选策略中需要注意的是传入的最后一个值为权重,此处为1000000,用于设置不同优选策略的权重,一个node的实际分数为所有 优选策略分数 * 权重 后之和
这里设置为如此大的数是为了让此策略成为 最重要的决定值,其余的策略目前我们并不关心,在之后的开发中可以是当修改,
其他自带的优选策略共有6种,除了NodePreferAvoidPodsPriority权重为10000外,其余均为1,这几种优选策略也比较好理解,自行看下代码即可,不说了
最后总结下已经做出的修改
初选
函数名:xxxxDiskPredicate
作用服务: MySQL && pika
目标:过滤所有不满足磁盘空间要求的服务器,
策略:all_request_disk + request_disk < total_disk * 90%
free_disk - request_disk > total_disk * 10%
函数名:xxxxMemoryMysqlPredicate
作用服务:MySQL
目标:过滤满足内存要求的服务器
策略: free_mem - request_mem > total_mem * 10%
函数名:xxxxCPUPredicate
作用服务:所有
目标:过滤不满足 cpu 要求的服务器
策略:free_cpu > request_cpu
函数名:xxxxMemoryPredicate
作用服务:redis
目标:过滤 不满足 mem 要求的服务器
策略:需要满足redis的降级和非降级两种模式,具体看代码吧,写出来废纸
优选
函数名:CalculateNodeMoreMemMap
作用服务:MySQL
目标:提高 空闲mem多服务器的分数
策略(free-mem / total-mem)* 10 * 权重