docker笔记33-调度器、预选策略及优选函数-创新互联
master是工作平面，上面运行着三个最核心的组件，apiserver、scheduler、controller manager。除此之外,master还依赖于ectd存储节点，最好ectd是有冗余能力的集群，
调度器(scheduler)
master上的 scheduler控制着pod运行在哪个node上的。不指定就用default scheduler。
调度器的功能就是调度Pod在哪个Node上运行，这些调度信息存储在master上的etcd里面。能够和etcd打交道的只有apiserver。
kubelete运行在node节点上，监控着Node节点上的pod状态，并参与pod的创建等工作。
kube-proxy也运行在node节点上，它监控着service资源的变动。
kubelete和kube-proxy都要连接master上的apiserver去获取定义信息。
预选步骤
default scheduler是通过三个步骤来实现调度的：
a)、预选策略(predicate)：先排除那些完全不符合此pod运行法则的节点，有两个维度来排除，一个是最低资源需求，即节点必须满足此Pod的最低资源；第二个是资源限额，即当前节点最多能给pod提供的资源。
b）、优选(priority)：在符合节点找到最佳匹配的节点。
c）、绑定(select)：把pod绑定到优选的节点上。
[root@master ~]# kubectl explain pod.spec nodeName：指定pod运行在指定节点上 nodeSelector：用nodeSelector指定Pod运行在拥有某种selector 标签的节点上。
在k8s上，调度方式有这么几类：
1、nodeaffinity，表示node亲和性调度，表示这个pod对这个节点有一定的倾向性。我们通过上面的nodeselector来完成这类调度
2、podaffinity或podunaffinity：pod亲和性或者pod反亲和性调度，有时我们期望某些Pod运行在同一个节点上或者是相邻的节点上，或者我们期望某些Pod不要运行在某些节点上。
3、taints和tolerations：污点和污点容忍调度：可以在某些节点上打上污点，表示这些节点不让pod在其上面运行。taints是定义在节点之上的，tolerations是定义在pod之上的。
常用的预选策略
访问 https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/pkg/scheduler/algorithm/predicates/predicates.go ，查看k8s源代码，可以看到这些策略。
1、ChekNodeCondition
表示检查是否可以在节点磁盘、网络不可用，或未准备好的前提下，能够把pod调度到上去。
2、GeneralPredicate
a) hostname预选策略，表示如果pod定义了hostname属性（pod.spec.hostname），则检查节点的名字跟pod的hostname是否想匹配，但这里并不是定义这个pod必须运行在这些节点上。
b）PodFitsHostPorts：如果节点定义了hostport属性（pod.spec.containers.ports.hostPort），表示指定在节点的哪个端口上。如果这个节点的端口被占用了，那么这个节点就不适合运行这个pod。
c）MatchNodeSelector：检查pods.spec.nodeSelector这个字段你是否定义了，运行在携有这有这些标签选择器的节点上。
d） PodFitsResources：检查节点是否有足够的资源来支持这个pod运行。
[root@master ~]# kubectl describe nodes node1 Allocated resources: (Total limits may be over 100 percent, i.e., overcommitted.) Resource Requests(需求量) Limits（限额） -------- -------- ------ cpu 360m (9%) 110m (2%) memory 70Mi (1%) 70Mi (1%) Events:
e）NoDiskConfict：检查Pod所请求存储卷在此节点上是否不可用。 注意NoDiskConfict调度策略默认没有启用。
f） PodToleratesNodeTaints：如果Pod定义了Tolerates（容忍度），即 pods.spec.tolerations，那么就看pod能不能容忍节点上的污点，如果是，表示这个节点可以被选定；
g) PodToleratesNodeNoExecuteTaints：检查pod是否容忍节点上有NoExecute污点。NoExecute这个污点是啥意思呢。如果一个pod上运行在一个没有污点的节点上后，这个节点又给加上污点了，那么NoExecute表示这个新加污点的节点会祛除其上正在运行的pod；不加NoExecute不会祛除节点上运行的pod，表示接受既成事实，这是默认策略。
h） CheckNodeLabelPresence：检查节点上指定标签的存在性，如果节点有pod指定的标签，那么这个节点就被选中。 这个调度策略默认没有启用。
i） CheckServceAffinity：一个service下可以有多个pod，比如这些pod都运行在1、2、3机器上，而没有运行在4、5、6机器上，那么CheckServceAffinity就表示新加入的pod都集中运行在1、2、3机器上，这样集中好处是一个service下pod之间内部通信的效率变高了。 这个策略默认也是没有启用的。
j）MaxEBSVolumeCountPred：检查节点上挂载的EBS存储器（亚马逊的弹性块存储）的数量是否超出了大的设定值。一般来说，一个节点上最多可以挂载39个存储卷。可以编译安装k8s指定该值。
k) MaxGCEPDVolumeCountPred：GCE是谷歌的云存储引擎。可以编译安装k8s指定该值。
l) MaxAzureDiskVolumeCountPred:pod会选择挂载足量Azure存储卷的节点。
m) CheckVolumeBinding:检查节点上的pvc是否被别的pod绑定了
n） NoVolumeZoneConfict: 检查节点上的pod是否与pod的需求冲突。
o） CheckNodeMemoryPressure：检查节点内存是否存在压力
p) CheckNodePIDpressure：检查节点pid数量是否压力过大，但一般pid是可以重复使用的。
q）CheckNodeDiskPressure：
r) MatchInterPodAffinity：检查Pod是否满足亲和性或者反亲和性。
如果一个节点的第一个策略符合了，k8s
常用的优选函数
访问 https://github.com/kubernetes/kubernetes/tree/master/pkg/scheduler/algorithm/priorities 可以看到k8s源码里面的优选函数。
balanced_resource_allocation.go：均衡资源的使用方式，表示以cpu和内存占用率的相近程度作为评估标准，二者占用越接近，得分就越高，得分高的胜出。
image_locality.go：表示根据满足当前pod对象需求的已有镜的体积大小之和来选择节点的。
least_requested.go:最少请求，空闲比例。对cpu来说，用cpu((capacity-sum(requested))*10/capacity)方式进行评估，得分最高的胜出。
most_requested.go：表示尽可能的把一个节点的资源先用完，这个和least_requested相反，二者不能同时使用。
node_prefer_avoid_pods.go：看节点是否有注解信息"scheduler.alpha.kubernetes.io/preferAvoidPods"。没有这个注解信息，说明这个节点是适合运行这个pod的。
node_affinity.go：根据pod对象中的nodeselector，对节点进行匹配度检查，能够成功匹配的数量越多，得分就越高。
taint_toleration.go：将pod对象的spec.toleration与节点的taint列表项进行匹配度检查，匹配的条目越多，得分越低。
selector_spreading.go：spreading是散开的意思，查找当前pod对象对应的service，statefulset，replicatset等所匹配的标签选择器，在节点上运行的带有这样标签的pod越少得分越高，这样的pod优选被选出。 这就是说我们要把同一个标签选择器下运行的pod散开(spreading)到多个节点上。
interpod_affinity.go:遍历Pod对象亲和性的条目，并将那些能够匹配到节点权重相加，值越大的得分越高，得分高的胜出。
node_label.go：根据节点是否拥有标签，来评估分数。
高级调度方式
包括两类：
节点选择器：nodeSelector（给node打上标签，pod通过标签预选节点），nodeName
节点亲和调度：nodeAffinity
节点选择器(nodeSelector,nodeName)
[root@master ~]# kubectl explain pods.spec.nodeSelector
[root@master scheduler]# cat pod-demo.yaml apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: pod-demo namespace: default labels: app: myapp #kv格式的，也可以用花括号表示 tier: frontend #定义所属的层次 annotations: chenzx.com/created-by: "cluster-admin" #这是注解的键值对 spec: containers: - name: myapp #前面的-号表示这是一个列表格式的,也可以用中括号表示 image: ikubernetes/myapp:v1 nodeSelector: #指定该pod运行在有disktype=ssd标签的node节点上 disktype: harddisk #自己随便写
[root@master scheduler]# kubectl apply -f pod-demo.yaml pod/pod-demo created
[root@master scheduler]# kubectl get pods -o wide |grep demo
pod-demo 0/1 Pending 0 14s
可见，我们的pod-demo没有运行起来，这是因为没有任何节点打了disktype=harddisk标签。
那我们就给node2节点打disktype=harddisk标签试试：
[root@master scheduler]# kubectl label nodes node2 disktype=harddisk node/node2 labeled
[root@master scheduler]# kubectl get nodes --show-labels NAME STATUS ROLES AGE VERSION LABELS master Ready master 34d v1.11.2 beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/hostname=master,node-role.kubernetes.io/master= node1 Ready34d v1.11.2 beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,disktype=ssd,kubernetes.io/hostname=node1 node2 Ready 34d v1.11.2 beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,disktype=harddisk,kubernetes.io/hostname=node2
[root@master scheduler]# kubectl get pods -o wide |grep demo pod-demo 1/1 Running 0 5m 10.244.2.29 node2 0 3m 10.244.1.51 node1
可以看到，我们新建立的pod-demo运行在node2节点上，因为只有node2才有disktype=harddisk标签。
节点亲和调度(nodeAffinity)
[root@master scheduler]# kubectl explain pods.spec.affinity [root@master scheduler]# kubectl explain pods.spec.affinity.nodeAffinity preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:软亲和，可以满足，也可以不满足 requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:硬亲和，表示必须满足 [root@master ~]# kubectl explain pods.spec.affinity.nodeAffinity.requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution.nodeSelectorTerms.matchExpressions
[root@master scheduler]# cat pod-nodeaffinity-demo.yaml apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: pod-node-affinity-demo namespace: default labels: app: myapp #kv格式的，也可以用花括号表示 tier: frontend #定义所属的层次 annotations: chenzx.com/created-by: "cluster-admin" #这是注解的键值对 spec: containers: - name: myapp #前面的-号表示这是一个列表格式的,也可以用中括号表示 image: ikubernetes/myapp:v1 affinity: nodeAffinity: requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: #硬亲和性 nodeSelectorTerms: - matchExpressions: - key: zone operator: In values: - foo - bar
[root@master scheduler]# kubectl apply -f pod-nodeaffinity-demo.yaml pod/pod-node-affinity-demo created
[root@master ~]# kubectl get pods -o wide |grep affinity pod-node-affinity-demo 0/1 Pending 0 15s
因为我们没有任何一个节点拥有zone这个标签，所以pod-node-affinity-demo运行不起来。
下面我们再创建一个软亲和性的pod。
[root@master scheduler]# cat pod-nodeaffinity-demo2.yaml apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: pod-node-affinity-demo-2 namespace: default labels: app: myapp #kv格式的，也可以用花括号表示 tier: frontend #定义所属的层次 annotations: chenzx.com/created-by: "cluster-admin" #这是注解的键值对 spec: containers: - name: myapp #前面的-号表示这是一个列表格式的,也可以用中括号表示 image: ikubernetes/myapp:v1 affinity: nodeAffinity: preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: #软亲和性 - preference: matchExpressions: - key: zone operator: In values: - foo - bar weight: 60
[root@master scheduler]# kubectl apply -f pod-nodeaffinity-demo2.yaml pod/pod-node-affinity-demo-2 created
[root@master scheduler]# kubectl get pods -o wide |grep affinity-demo-2 pod-node-affinity-demo-2 1/1 Running 0 1m 10.244.2.30 node2
看到pod-node-affinity-demo-2 运行起来了，因为这个pod我们是定义的软亲和性，表示即使任何节点都没有zone标签，也会找个节点让Pod运行起来。
pod亲和调度
rack是机柜的意思，如果是用rack1、rack2、rack3、rack4这样表示节点，那么每个节点都是不同的位置；可是我们给每个节点都打一个row=row1，即表示这些机器都在第一排机柜上，那么这四个机器又在同一位置，即第一排。所以我们可以用row这样的方式来做亲和性。
[root@master scheduler]# kubectl explain pods.spec.affinity.podAffinity preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：软亲和，尽量满足标签 requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution：硬亲和，必须满足标签
[root@master scheduler]# kubectl explain pods.spec.affinity.podAffinity.requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution topologyKey：定义上图row那样的键 labelSelector：表示选定一组资源，跟哪些pod进行亲和； namespaces：指定Pod属于哪个名称空间中，一般我们不跨名称空间去引用。
[root@master scheduler]# cat pod-required-affnity-demo.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-first
namespace: default
labels:
app: myapp #kv格式的，也可以用花括号表示
tier: frontend #定义所属的层次
annotations:
chenzx.com/created-by: "cluster-admin" #这是注解的键值对
spec:
containers:
- name: myapp #前面的-号表示这是一个列表格式的,也可以用中括号表示
image: ikubernetes/myapp:v1
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-second
namespace: default
labels:
app: db #kv格式的，也可以用花括号表示
tier: backend #定义所属的层次
annotations:
chenzx.com/created-by: "cluster-admin" #这是注解的键值对
spec:
containers:
- name: busybox #前面的-号表示这是一个列表格式的,也可以用中括号表示
image: busybox:latest
imagePullPolicy: IfNotPresent
command: ["sh","-c","sleep 3600"]
affinity:
podAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: #硬亲和性
- labelSelector:
matchExpressions: #匹配pod的，而不是匹配节点
- {key: app, operator: In, values: ["myapp"]} #意思是当前这个pod要跟一个有着标签app=myapp(要和上面pod-first的metadata里面的标签一致)的pod在一起
topologyKey: kubernetes.io/hostname
[root@master scheduler]# kubectl apply -f pod-required-affnity-demo.yaml pod/pod-first unchanged pod/pod-second created
[root@master scheduler]# kubectl get pods -o wide NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE pod-first 1/1 Running 0 2m 10.244.2.33 node2 pod-second 1/1 Running 0 1m 10.244.2.34 node2
上面看到我们的两个pod都运行在同一个节点了，这是因为pod-second会和pod-first运行在同一个节点上。
pod反亲和调度
[root@master ~]# kubectl explain pods.spec.affinity.podAntiAffinity.requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution
[root@master scheduler]# cat pod-required-anti-affnity-demo.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-first
namespace: default
labels:
app: myapp #kv格式的，也可以用花括号表示
tier: frontend #定义所属的层次
annotations:
chenzx.com/created-by: "cluster-admin" #这是注解的键值对
spec:
containers:
- name: myapp #前面的-号表示这是一个列表格式的,也可以用中括号表示
image: ikubernetes/myapp:v1
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-second
namespace: default
labels:
app: db #kv格式的，也可以用花括号表示
tier: backend #定义所属的层次
annotations:
chenzx.com/created-by: "cluster-admin" #这是注解的键值对
spec:
containers:
- name: busybox #前面的-号表示这是一个列表格式的,也可以用中括号表示
image: busybox:latest
imagePullPolicy: IfNotPresent
command: ["sh","-c","sleep 3600"]
affinity:
podAntiAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: #硬亲和性
- labelSelector:
matchExpressions: #匹配pod的，而不是匹配节点
- {key: app, operator: In, values: ["myapp"]} #意思是当前这个pod要跟一个有着标签app=myapp(要和上面pod-first的metadata里面的标签一致)的pod在一起
topologyKey: kubernetes.io/hostname
[root@master scheduler]# kubectl apply -f pod-required-anti-affnity-demo.yaml pod/pod-first created pod/pod-second created
[root@master scheduler]# kubectl get pods -o wide NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE pod-first 1/1 Running 0 1m 10.244.2.35 node2 pod-second 0/1 Running 0 1m 10.244.2.36 node1
上面可以看到pod-first和pod-second就不会被调度到同一个节点上。
下面给两个节点打标签，给两个节点打一样的标签
[root@master scheduler]# kubectl label nodes node2 zone=foo node/node2 labeled [root@master scheduler]# kubectl label nodes node1 zone=foo node/node1 labeled
[root@master scheduler]# cat pod-required-anti-affnity-demo.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-first
namespace: default
labels:
app: myapp #kv格式的，也可以用花括号表示
tier: frontend #定义所属的层次
annotations:
chenzx.com/created-by: "cluster-admin" #这是注解的键值对
spec:
containers:
- name: myapp #前面的-号表示这是一个列表格式的,也可以用中括号表示
image: ikubernetes/myapp:v1
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: pod-second
namespace: default
labels:
app: db #kv格式的，也可以用花括号表示
tier: backend #定义所属的层次
annotations:
chenzx.com/created-by: "cluster-admin" #这是注解的键值对
spec:
containers:
- name: busybox #前面的-号表示这是一个列表格式的,也可以用中括号表示
image: busybox:latest
imagePullPolicy: IfNotPresent
command: ["sh","-c","sleep 3600"]
affinity:
podAntiAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: #硬亲和性
- labelSelector:
matchExpressions: #匹配pod的，而不是匹配节点
- {key: app, operator: In, values: ["myapp"]} #意思是当前这个pod要跟一个有着标签app=myapp(要和上面pod-first的metadata里面的标签一致)的pod在一起
topologyKey: zone
上面把topologyKey（标签选择器的值）的值改成zone，而pod调度策略是podAntiAffinity反亲和性，所以pod-first和pod-second不能同时运行在标有zone标签的节点上。所以最终出现的现场就是有一个pod-first能成功运行，而另外一个pod-second因为是反亲和的，没有节点可以运行而处于pending状态。
[root@master scheduler]# kubectl get pods -o wide NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE pod-first 1/1 Running 0 10m 10.244.2.37 node2 pod-second 0/1 Pending 0 10m
污点调度
前面几种调度方式都是让pod来选择节点。污点是让节点来选择哪些pod能运行在其上面。
污点也是键值对。
[root@master scheduler]# kubectl explain nodes.spec.taints effect：表示当pod不能容忍节点上污点时的行为是什么，主要有三种行为： NoSchedule:仅影响调度过程，不影响现存pod。没调度过来的就调度不过来了。如果对节点新加了污点，那么对节点上现存的Pod没有影响。 NoExecute:既影响调度过程，也影响现存Pod，没调度过来的就调度不过来了，如果对节点新加了污点，那么对现存的pod对象将会被驱逐 PreferNoSchedule:不能容忍就不能调度过来，但是实在没办法也是能调度过来的。对节点新加了污点，那么对节点上现存的pod没有影响。
查看节点的污点：
[root@master scheduler]# kubectl describe node node1 Taints:
查看pod的容忍度：
[root@master scheduler]# kubectl describe pods myapp-0 Tolerations: node.kubernetes.io/not-ready:NoExecute for 300s node.kubernetes.io/unreachable:NoExecute for 300s
每次都要检查pod的容忍度是否和节点的污点匹配。
下面我们给node1打上污点node-type=production:NoSchedule，注意污点和容忍度都是自定义的键值对。
[root@master scheduler]# kubectl taint node node1 node-type=production:NoSchedule node/node1 tainted
[root@master scheduler]# kubectl explain pods.spec.tolerations tolerationSeconds：表示宽限多长时间pod被驱逐 operator：操作符，其值有Exists表示只要节点有这个污点的key，pod都能容忍；Equal表示只要节点必须精确匹配污点的key和value才能容忍，
[root@master scheduler]# cat pod-demo.yaml apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: myapp-deploy namespace: default spec: replicas: 3 selector: matchLabels: app: myapp release: canary template: metadata: labels: app: myapp release: canary spec: containers: - name: myapp image: ikubernetes/myapp:v1 ports: - name: http containerPort: 80 tolerations: - key: "node-type" operator: "Equal" #表示只要节点必须精确匹配污点的key和value才能容忍 value: "production" effect: "NoSchedule"
[root@master scheduler]# kubectl get pods -o wide NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE myapp-deploy-98fddd79f-6dzbg 1/1 Running 0 9s 10.244.1.58 node1 myapp-deploy-98fddd79f-8fqn4 1/1 Running 0 12s 10.244.1.57 node1 myapp-deploy-98fddd79f-cqnbj 1/1 Running 0 6s 10.244.1.59 node1
看到pod能容忍node1的污点node-type=production:NoSchedule，所以pod可以被调度到node1上运行。
下面我们把operator: "Equal"改成operator: "Exists"
[root@master scheduler]# cat pod-demo.yaml apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: myapp-deploy namespace: default spec: replicas: 3 selector: matchLabels: app: myapp release: canary template: metadata: labels: app: myapp release: canary spec: containers: - name: myapp image: ikubernetes/myapp:v1 ports: - name: http containerPort: 80 tolerations: - key: "node-type" operator: "Exists" #表示只要节点匹配key: node-type,不管其value是什么，pod都能容忍节点上的污点 value: "" effect: "NoSchedule"
[root@master scheduler]# kubectl apply -f pod-demo.yaml
[root@master scheduler]# kubectl get pods -o wide NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE myapp-deploy-7dd988dc9d-747t4 1/1 Running 0 51s 10.244.2.45 node2 myapp-deploy-7dd988dc9d-cl4ft 1/1 Running 0 47s 10.244.1.60 node1 myapp-deploy-7dd988dc9d-hnrr5 1/1 Running 0 49s 10.244.2.46 node2
最后，我们去掉节点上的污点：
[root@master metrics]# kubectl taint node node1 node-type- node/node1 untainted
本文题目：docker笔记33-调度器、预选策略及优选函数-创新互联
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