简介:
集群调度
节点亲和性
Pod 亲和性
Taint 和 Toleration(污点和容忍)
强制匹配和强制约束
集群调度
简介
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
Sheduler 是作为单独的程序运行的,启动之后会一直坚挺 API Server,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。
调度过程
调度分为几个部分:首先是过滤掉不满足条件的节点,这个过程称为 predicate ;
然后对通过的节点按照优先级排序,这个是 priority ;
最后从中选择优先级最高的节点。如果中间任何一步骤有错误,就直接返回错误。
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,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。
自定义调度器
除了 kubernetes 自带的调度器,你也可以编写自己的调度器。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
节点亲和性
pod.spec.nodeAffinity
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:软策略
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:硬策略
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution
$ vim pod1.yaml
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:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: #硬策略亲和性,必须匹配,不匹配就不运行
nodeSelectorTerms:
- matchExpressions:
- key: kubernetes.io/hostname #键,就是node节点的标签,可通过kubectl get node --show-labels查看
operator: NotIn #含义:只要上面的键值不是k8s-node02即可
values: #值
- k8s-node02
$ kubectl create -f pod1.yaml
可以看到只在k8s-node01节点创建运行了:
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution
$ vim pod2.yaml
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:
nodeAffinity:
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: #软策略,如果匹配的话更好,不匹配也执行
- weight: 1
preference:
matchExpressions:
- key: kubernetes.io/hostname
operator: In
values:
- k8s-node02
$ kubectl create -f pod2.yaml
合体(先满足硬策略,再匹配软策略)
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:
nodeAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
nodeSelectorTerms:
- matchExpressions:
- key: kubernetes.io/hostname
operator: NotIn
values:
- k8s-node02
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: #软策略
- weight: 1 #权重,如果有多个软策略,比较权重大小,权重越大越亲和
preference:
matchExpressions:
- key: source
operator: In
values:
- qikqiak
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
Pod 亲和性
pod.spec.affinity.podAffinity/podAntiAffinity
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:软策略
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:硬策略
先创建一个pod-1
$ vim pod1.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: node01
labels:
app: node01
spec:
containers:
- name: node01
image: hub.atguigu.com/library/myapp:v1
$ kubectl create -f pod1.yaml
查看当前有的标签信息
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:
podAffinity: #pod亲和性,该方案可以让pod运行在同一个node上
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: #硬策略
- labelSelector:
matchExpressions:
- key: app #匹配有没有pod标签的key=app,value=node01,如果匹配上,创建的pod必须在该节点上
operator: In
values:
- node01
topologyKey: kubernetes.io/hostname #判断条件是:hostname的名称
podAntiAffinity: #pod反亲和力,不想让pod运行在同一个node上时,选择此方案
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: #软策略
- weight: 1
podAffinityTerm:
labelSelector:
matchExpressions:
- key: app
operator: In
values:
- node01
topologyKey: kubernetes.io/hostname
创建后可看到和匹配的node节点在一起了
同理,验证podAntiAffinity时,创建后可看到和匹配的node节点完全不一样。
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)
Ⅰ、 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 tainteffect 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。
PreferNoSchedule :表示 k8s 将尽量避免将 Pod 调度到具有该污点的 Node 上。
NoExecute :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。
Ⅱ、污点的设置、查看和去除
# 设置污点
kubectl taint nodes node1 key1=value1:NoSchedule
# 节点说明中,查找 Taints 字段
kubectl describe pod pod-name
# 去除污点
kubectl taint nodes node1 key1=value1:NoSchedule- #只需要加一个"-"号即可
例:原pod设置污点之后,会将 Node 上已经存在的 Pod 驱逐出去,因为是自主式创建的pod,所以会被删除而且不会被重新创建。
如果是deployment、StatefulSet控制器控制的pod,因为要维持副本数,就会重新创建在其他node节点上。
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
$ vim pod3.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-3
labels:
app: pod-3
spec:
containers:
- name: pod-3
image: hub.atguigu.com/library/myapp:v1
tolerations: #设置容忍
- key: "key1"
operator: "Equal"
value: "value1"
effect: "NoSchedule"
tolerationSeconds: 3600
- key: "key1"
operator: "Equal"
value: "value1"
effect: "NoExecute"
- key: "key2"
operator: "Exists"
effect: "NoSchedule"
$ kubectl apply -f pod3.yaml
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。
Ⅰ、当不指定 key 值时,表示容忍所有的污点 key:
tolerations:
- operator: "Exists"
Ⅱ、当不指定 effect 值时,表示容忍所有的污点作用
tolerations:
- key: "key"
operator: "Exists"
Ⅲ、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
实际应用场景:
有一天,node02需要维护,但是上面跑了很多pod,不能直接关闭,否则可能会影响访问。
这时就可以给node02打一个NoExecute污点,上面的pod就会被驱逐出去,在其他node上重新创建,此时就可以进行正常维护了。
指定调度节点
Ⅰ、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: 7
template:
metadata:
labels:
app: myweb
spec:
nodeName: k8s-node01 #强制指定运行节点,7个pod都会运行在这个节点。
containers:
- name: myweb
image: hub.atguigu.com/library/myapp:v1
ports:
- containerPort: 80
Ⅱ、Pod.spec.nodeSelector: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: myweb
spec:
replicas: 2
template:
metadata:
labels:
app: myweb
spec:
nodeSelector: #键名选择
disk: ssd #key:value #匹配标签键值
containers:
- name: myweb
image: harbor/tomcat:8.5-jre8
ports:
- containerPort: 80
手动打一个标签
kubectl label node k8s-node01 disk=ssd
好记性不如烂笔头,最难不过坚持