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调度

1 - 调度器配置

特性状态: Kubernetes v1.19 [beta]

你可以通过编写配置文件,并将其路径传给 kube-scheduler 的命令行参数,定制 kube-scheduler 的行为。

调度模板(Profile)允许你配置 kube-scheduler 中的不同调度阶段。每个阶段都暴露于某个扩展点中。插件通过实现一个或多个扩展点来提供调度行为。

你可以通过运行 kube-scheduler --config <filename> 来设置调度模板, 使用 KubeSchedulerConfiguration (v1beta2 或者 v1beta3) 结构体。

最简单的配置如下:

apiVersion: kubescheduler.config.k8s.io/v1beta2
kind: KubeSchedulerConfiguration
clientConnection:
  kubeconfig: /etc/srv/kubernetes/kube-scheduler/kubeconfig

配置文件

通过调度配置文件,你可以配置 kube-scheduler 在不同阶段的调度行为。 每个阶段都在一个扩展点中公开。 调度插件通过实现一个或多个扩展点,来提供调度行为。

你可以配置同一 kube-scheduler 实例使用多个配置文件

扩展点

调度行为发生在一系列阶段中,这些阶段是通过以下扩展点公开的:

  1. queueSort:这些插件对调度队列中的悬决的 Pod 排序。 一次只能启用一个队列排序插件。
  1. preFilter:这些插件用于在过滤之前预处理或检查 Pod 或集群的信息。 它们可以将 Pod 标记为不可调度。
  1. filter:这些插件相当于调度策略中的断言(Predicates),用于过滤不能运行 Pod 的节点。 过滤器的调用顺序是可配置的。 如果没有一个节点通过所有过滤器的筛选,Pod 将会被标记为不可调度。
  1. postFilter:当无法为 Pod 找到可用节点时,按照这些插件的配置顺序调用他们。 如果任何 postFilter 插件将 Pod 标记为“可调度”,则不会调用其余插件。
  1. preScore:这是一个信息扩展点,可用于预打分工作。
  1. score:这些插件给通过筛选阶段的节点打分。调度器会选择得分最高的节点。
  1. reserve:这是一个信息扩展点,当资源已经预留给 Pod 时,会通知插件。 这些插件还实现了 Unreserve 接口,在 Reserve 期间或之后出现故障时调用。
  1. permit:这些插件可以阻止或延迟 Pod 绑定。
  1. preBind:这些插件在 Pod 绑定节点之前执行。
  1. bind:这个插件将 Pod 与节点绑定。绑定插件是按顺序调用的,只要有一个插件完成了绑定,其余插件都会跳过。绑定插件至少需要一个。
  1. postBind:这是一个信息扩展点,在 Pod 绑定了节点之后调用。
  1. multiPoint:这是一个仅配置字段,允许同时为所有适用的扩展点启用或禁用插件。

对每个扩展点,你可以禁用默认插件或者是启用自己的插件,例如:

apiVersion: kubescheduler.config.k8s.io/v1beta2
kind: KubeSchedulerConfiguration
profiles:
  - plugins:
      score:
        disabled:
        - name: PodTopologySpread
        enabled:
        - name: MyCustomPluginA
          weight: 2
        - name: MyCustomPluginB
          weight: 1

你可以在 disabled 数组中使用 * 禁用该扩展点的所有默认插件。 如果需要,这个字段也可以用来对插件重新顺序。

调度插件

下面默认启用的插件实现了一个或多个扩展点:

  • ImageLocality:选择已经存在 Pod 运行所需容器镜像的节点。

    实现的扩展点:score

  • TaintToleration:实现了污点和容忍

    实现的扩展点:filterprescorescore

  • NodeName:检查 Pod 指定的节点名称与当前节点是否匹配。

    实现的扩展点:filter

  • NodePorts:检查 Pod 请求的端口在节点上是否可用。

    实现的扩展点:preFilterfilter

  • PodTopologySpread:实现了 Pod 拓扑分布

    实现的扩展点:preFilterfilterpreScorescore

  • NodeUnschedulable:过滤 .spec.unschedulable 值为 true 的节点。

    实现的扩展点:filter

  • NodeResourcesFit:检查节点是否拥有 Pod 请求的所有资源。 得分可以使用以下三种策略之一:LeastAllocated(默认)、MostAllocatedRequestedToCapacityRatio

    实现的扩展点:preFilterfilterscore

  • NodeResourcesBalancedAllocation:调度 Pod 时,选择资源使用更为均衡的节点。

    实现的扩展点:score

  • VolumeBinding:检查节点是否有请求的卷,或是否可以绑定请求的卷。 实现的扩展点: preFilterfilterreservepreBindscore
  • VolumeRestrictions:检查挂载到节点上的卷是否满足卷提供程序的限制。

    实现的扩展点:filter

  • VolumeZone:检查请求的卷是否在任何区域都满足。

    实现的扩展点:filter

  • NodeVolumeLimits:检查该节点是否满足 CSI 卷限制。

    实现的扩展点:filter

  • EBSLimits:检查节点是否满足 AWS EBS 卷限制。

    实现的扩展点:filter

  • GCEPDLimits:检查该节点是否满足 GCP-PD 卷限制。

    实现的扩展点:filter

  • AzureDiskLimits:检查该节点是否满足 Azure 卷限制。

    实现的扩展点:filter

  • PrioritySort:提供默认的基于优先级的排序。

    实现的扩展点:queueSort

  • DefaultBinder:提供默认的绑定机制。

    实现的扩展点:bind

  • DefaultPreemption:提供默认的抢占机制。

    实现的扩展点:postFilter

你也可以通过组件配置 API 启用以下插件(默认不启用):

多配置文件

你可以配置 kube-scheduler 运行多个配置文件。 每个配置文件都有一个关联的调度器名称,并且可以在其扩展点中配置一组不同的插件。

使用下面的配置样例,调度器将运行两个配置文件:一个使用默认插件,另一个禁用所有打分插件。

apiVersion: kubescheduler.config.k8s.io/v1beta2
kind: KubeSchedulerConfiguration
profiles:
  - schedulerName: default-scheduler
  - schedulerName: no-scoring-scheduler
    plugins:
      preScore:
        disabled:
        - name: '*'
      score:
        disabled:
        - name: '*'

对于那些希望根据特定配置文件来进行调度的 Pod,可以在 .spec.schedulerName 字段指定相应的调度器名称。

默认情况下,将创建一个调度器名为 default-scheduler 的配置文件。 这个配置文件包括上面描述的所有默认插件。 声明多个配置文件时,每个配置文件中调度器名称必须唯一。

如果 Pod 未指定调度器名称,kube-apiserver 将会把调度器名设置为 default-scheduler。 因此,应该存在一个调度器名为 default-scheduler 的配置文件来调度这些 Pod。

应用于多个扩展点的插件

kubescheduler.config.k8s.io/v1beta3 开始,配置文件配置中有一个附加字段 multiPoint,它允许跨多个扩展点轻松启用或禁用插件。 multiPoint 配置的目的是简化用户和管理员在使用自定义配置文件时所需的配置。

考虑一个插件,MyPlugin,它实现了 preScorescorepreFilterfilter 扩展点。 要为其所有可用的扩展点启用 MyPlugin,配置文件配置如下所示:

apiVersion: kubescheduler.config.k8s.io/v1beta3
kind: KubeSchedulerConfiguration
profiles:
  - schedulerName: multipoint-scheduler
    plugins:
      multiPoint:
        enabled:
        - name: MyPlugin

这相当于为所有扩展点手动启用 MyPlugin,如下所示:

apiVersion: kubescheduler.config.k8s.io/v1beta3
kind: KubeSchedulerConfiguration
profiles:
  - schedulerName: non-multipoint-scheduler
    plugins:
      preScore:
        enabled:
        - name: MyPlugin
      score:
        enabled:
        - name: MyPlugin
      preFilter:
        enabled:
        - name: MyPlugin
      filter:
        enabled:
        - name: MyPlugin

在这里使用 multiPoint 的一个好处是,如果 MyPlugin 将来实现另一个扩展点,multiPoint 配置将自动为新扩展启用它。

可以使用该扩展点的 disabled 字段将特定扩展点从 MultiPoint 扩展中排除。 这适用于禁用默认插件、非默认插件或使用通配符 ('*') 来禁用所有插件。 禁用 ScorePreScore 的一个例子是:

apiVersion: kubescheduler.config.k8s.io/v1beta3
kind: KubeSchedulerConfiguration
profiles:
  - schedulerName: non-multipoint-scheduler
    plugins:
      multiPoint:
        enabled:
        - name: 'MyPlugin'
      preScore:
        disabled:
        - name: '*'
      score:
        disabled:
        - name: '*'

v1beta3 中,所有 默认插件 都通过 MultiPoint 在内部启用。 但是,仍然可以使用单独的扩展点来灵活地重新配置默认值(例如排序和分数权重)。 例如,考虑两个Score插件 DefaultScore1DefaultScore2 ,每个插件的权重为 1 。 它们可以用不同的权重重新排序,如下所示:

apiVersion: kubescheduler.config.k8s.io/v1beta3
kind: KubeSchedulerConfiguration
profiles:
  - schedulerName: multipoint-scheduler
    plugins:
      score:
        enabled:
        - name: 'DefaultScore2'
          weight: 5

在这个例子中,没有必要在 MultiPoint 中明确指定插件,因为它们是默认插件。 Score 中指定的唯一插件是 DefaultScore2。 这是因为通过特定扩展点设置的插件将始终优先于 MultiPoint 插件。 因此,此代码段实质上重新排序了这两个插件,而无需同时指定它们。

配置 MultiPoint 插件时优先级的一般层次结构如下:

  1. 特定的扩展点首先运行,它们的设置会覆盖其他地方的设置
  1. 通过 MultiPoint 手动配置的插件及其设置
  1. 默认插件及其默认设置

为了演示上述层次结构,以下示例基于这些插件:

插件扩展点
DefaultQueueSortQueueSort
CustomQueueSortQueueSort
DefaultPlugin1Score, Filter
DefaultPlugin2Score
CustomPlugin1Score, Filter
CustomPlugin2Score, Filter

这些插件的一个有效示例配置是:

apiVersion: kubescheduler.config.k8s.io/v1beta3
kind: KubeSchedulerConfiguration
profiles:
  - schedulerName: multipoint-scheduler
    plugins:
      multiPoint:
        enabled:
        - name: 'CustomQueueSort'
        - name: 'CustomPlugin1'
          weight: 3
        - name: 'CustomPlugin2'
        disabled:
        - name: 'DefaultQueueSort'
      filter:
        disabled:
        - name: 'DefaultPlugin1'
      score:
        enabled:
        - name: 'DefaultPlugin2'

请注意,在特定扩展点中重新声明 MultiPoint 插件不会出错。 重新声明被忽略(并记录),因为特定的扩展点优先。

除了将大部分配置保存在一个位置之外,此示例还做了一些事情:

  • 启用自定义 queueSort 插件并禁用默认插件

  • 启用 CustomPlugin1CustomPlugin2,这将首先为它们的所有扩展点运行

  • 禁用 DefaultPlugin1,但仅适用于 filter

  • 重新排序 DefaultPlugin2 以在 score 中首先运行(甚至在自定义插件之前)

v1beta3 之前的配置版本中,没有 multiPoint,上面的代码片段等同于:

apiVersion: kubescheduler.config.k8s.io/v1beta2
kind: KubeSchedulerConfiguration
profiles:
  - schedulerName: multipoint-scheduler
    plugins:

      # Disable the default QueueSort plugin
      queueSort:
        enabled:
        - name: 'CustomQueueSort'
        disabled:
        - name: 'DefaultQueueSort'

      # Enable custom Filter plugins
      filter:
        enabled:
        - name: 'CustomPlugin1'
        - name: 'CustomPlugin2'
        - name: 'DefaultPlugin2'
        disabled:
        - name: 'DefaultPlugin1'

      # Enable and reorder custom score plugins
      score:
        enabled:
        - name: 'DefaultPlugin2'
          weight: 1
        - name: 'DefaultPlugin1'
          weight: 3

虽然这是一个复杂的例子,但它展示了 MultiPoint 配置的灵活性以及它与配置扩展点的现有方法的无缝集成。

调度程序配置迁移

  • 在 v1beta2 配置版本中,你可以为 NodeResourcesFit 插件使用新的 score 扩展。 新的扩展结合了 NodeResourcesLeastAllocatedNodeResourcesMostAllocatedRequestedToCapacityRatio 插件的功能。 例如,如果你之前使用了 NodeResourcesMostAllocated 插件, 则可以改用 NodeResourcesFit(默认启用)并添加一个 pluginConfigscoreStrategy,类似于:

    apiVersion: kubescheduler.config.k8s.io/v1beta2
    kind: KubeSchedulerConfiguration
    profiles:
    - pluginConfig:
      - args:
          scoringStrategy:
            resources:
            - name: cpu
              weight: 1
            type: MostAllocated
        name: NodeResourcesFit
    
  • 调度器插件 NodeLabel 已弃用; 相反,要使用 NodeAffinity 插件(默认启用)来实现类似的行为。
  • 调度程序插件 ServiceAffinity 已弃用; 相反,使用 InterPodAffinity 插件(默认启用)来实现类似的行为。
  • 调度器插件 NodePreferAvoidPods 已弃用; 相反,使用 节点污点 来实现类似的行为。
  • 在 v1beta2 配置文件中启用的插件优先于该插件的默认配置。
  • 调度器的健康检查和审计的绑定地址,所配置的 hostport 无效将导致验证失败。

  • 默认增加三个插件的权重:
    • InterPodAffinity 从 1 到 2
    • NodeAffinity 从 1 到 2
    • TaintToleration 从 1 到 3

接下来

2 - 调度策略

在 Kubernetes v1.23 版本之前,可以使用调度策略来指定 predicatespriorities 进程。 例如,可以通过运行 kube-scheduler --policy-config-file <filename> 或者 kube-scheduler --policy-configmap <ConfigMap> 设置调度策略。

但是从 Kubernetes v1.23 版本开始,不再支持这种调度策略。 同样地也不支持相关的 policy-config-filepolicy-configmappolicy-configmap-namespace 以及 use-legacy-policy-config 标志。 你可以通过使用 调度配置来实现类似的行为。

接下来