kubernetes 的调度
2020-03-30 16:19
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kubernetes 的调度
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- 一: kubernetes的调度
- 二: kubernetes的节点的亲和性
- 三: kubernetes的污点与容忍
- 四: kubernetes的固定节点
一:kubernetes的调度
1.1 scheduler 的介绍
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: 1.公平:如何保证每个节点都能被分配资源 2. 资源高效利用:集群所有资源最大化被使用 3. 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 4. 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
1.2 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
二: kubernetes 调度的亲和性
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
2.1 节点亲和性
节点亲和性 pod.spec.nodeAffinity preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:软策略 requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:硬策略 requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution vim affit1.yaml --- apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: affinity labels: app: node-affinity-pod spec: containers: - name: with-node-affinity image: wangyanglinux/myapp:v1 affinity: nodeAffinity: requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: nodeSelectorTerms: - matchExpressions: - key: kubernetes.io/hostname operator: NotIn values: - node02.flyfish --- kubectl get pod --show-labes 排除operator:NotIn 就是不在 node02.flyfish 运行 kubectl apply -f affit1.yaml kubectl get pod kubernetes.io/hostname: kubectl get node --show-labels
vim aifft2.yaml ---- apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: affinity1 labels: app: node-affinity-pod1 spec: containers: - name: with-node-affinity1 image: wangyanglinux/myapp:v1 affinity: nodeAffinity: requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: nodeSelectorTerms: - matchExpressions: - key: kubernetes.io/hostname operator: In values: - node03.flyfish ---- 在node03.flyfish 节点上 运行 kubectl apply -f aifft2.yaml
vim aifft3.yaml ----- apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: affinity2 labels: app: node-affinity-pod2 spec: containers: - name: with-node-affinity2 image: wangyanglinux/myapp:v1 affinity: nodeAffinity: requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: nodeSelectorTerms: - matchExpressions: - key: kubernetes.io/hostname operator: NotIn values: - node03.flyfish ----- 不在node03.flyfish 运行 kubectl apply -f aifft3.yaml
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:软策略 vim prefer.yaml --- apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: affinity labels: app: node-affinity-pod spec: containers: - name: with-node-affinity image: wangyanglinux/myapp:v1 affinity: nodeAffinity: preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: - weight: 1 preference: matchExpressions: - key: source operator: In values: - node04.flyfish --- 软策略 如果节点 存在 者 在这个节点上面运行,如果节点不存在者会随便选择一个节点去运行 --- kubectl apply -f perfer.yaml kubectl get pod -o wide
vim perfer1.yaml --- apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: affinity1 labels: app: node-affinity-pod1 spec: containers: - name: with-node-affinity1 image: wangyanglinux/myapp:v1 affinity: nodeAffinity: preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: - weight: 1 preference: matchExpressions: - key: source operator: In values: - node03.flyfish --- 因为node3.flyfish 这个节点存在 所以 就会在node03.flyfish 这个节点上面运行 kubectl apply -f perfer1.yaml kubectl get pod -o wide
合体使用 --- vim perfer3.yaml ----- apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: affinity2 labels: app: node-affinity-pod2 spec: containers: - name: with-node-affinity2 image: wangyanglinux/myapp:v1 affinity: nodeAffinity: requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: nodeSelectorTerms: - matchExpressions: - key: kubernetes.io/hostname operator: NotIn values: - node02.flyfish preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: - weight: 1 preference: matchExpressions: - key: source operator: In values: - node03.flyfish ---- 从上到下 进行亲和性 匹配 先满足硬 匹配在满足软匹配 kubectl apply -f perfer3.yaml kubectl get pod -o wide
2.2 pod 亲和性
pod.spec.affinity.podAffinity/podAntiAffinity preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:软策略 requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:硬策略 新建一个node01 的 pod ----- vim node01.yaml ---- apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: node01 labels: app: node01 spec: containers: - name: with-node-affinity1 image: wangyanglinux/myapp:v1 ---- kubectl apply -f node01.yaml kubectl get pod -o wide 在 node02.flyfish 上面运行
vim pod1.yaml ----- apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: pod-3 labels: app: pod-3 spec: containers: - name: pod-3 image: wangyanglinux/myapp:v1 affinity: podAffinity: requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: - labelSelector: matchExpressions: - key: app operator: In values: - node01 topologyKey: kubernetes.io/hostname ---- pod-3 这个pod 必须和node01 的 pod 在一个节点上面 kubectl apply -f pod1.yaml kubectl get pod -o wide
vim pod2.yaml ----- apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: pod-4 labels: app: pod-4 spec: containers: - name: pod-4 image: wangyanglinux/myapp:v1 affinity: podAntiAffinity: requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: - labelSelector: matchExpressions: - key: app operator: In values: - node01 topologyKey: kubernetes.io/hostname ------ 必须和 node01 的pod 不在同一个节点 kubectl apply -f pod2.yaml kubectl get pod -o wide
2.3 亲和性/反亲和性调度策略比较如下:
三:kubernetes 的污点与容忍
3.1 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
3.2 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: 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 key=value:effect effect 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
kubectl get node kubectl describe node node01.flyfish |grep Taints
3.3 污点的设置、查看和去除
# 设置污点 kubectl taint nodes node1.flyfish 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:NoSchedule-
驱逐 node03.flyfish 节点上面的 pod kubectl taint nodes node03.flyfish check=flyfish:NoExecute 因为 此处的pod 不是使用deployment 创建的 自主式pod 驱逐就没有了
3.4 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 ------ 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" ------
vim pod5.yaml ---- apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: pod-5 labels: app: pod-5 spec: containers: - name: pod-5 image: wangyanglinux/myapp:v1 tolerations: - key: "check" operator: "Equal" value: "flyfish" effect: "NoExecute" tolerationSeconds: 3600 容忍 3600s 在节点上面运行 ----- 驱逐node02.flyfish 上面的pod kubectl taint nodes node02.flyfish check=flyfish:NoExecute
kubectl apply -f pod5.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
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 node01.flyfish node-role.kubernetes.io/master=:PreferNoSchedule 这样主节点上面 也可以 运行pod 了
去除node02.flyfish 与node03.flyfish的污点 kubectl taint nodes node02.flyfish check=flyfish:NoExecute- kubectl taint nodes node03.flyfish check=flyfish:NoExecute-
四: kubernetes的固定节点
1、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 ---- vim pod.yaml ---- apiVersion: extensions/v1beta1 kind: Deployment metadata: name: myweb spec: replicas: 3 template: metadata: labels: app: myweb spec: nodeName: node02.flyfish containers: - name: myweb image: wangyanglinux/myapp:v1 ports: - containerPort: 80 ---- kubectl apply -f pod.yaml kubectl get pod -o wide 强制pod 运行在node02.flyfish上面
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 ---- vim pod1.yaml ----- apiVersion: extensions/v1beta1 kind: Deployment metadata: name: myweb222 spec: replicas: 2 template: metadata: labels: app: myweb spec: nodeSelector: disk: ssd containers: - name: myweb image: wangyanglinux/myapp:v1 ports: - containerPort: 80 ---- kubectl apply -f pod1.yaml 必须存在labels disk:ssd 才能运行pod
将 node03.flyfish 打上 disk:ssd 标签 kubectl label node node03.flyfish disk=sshd kubectl get pod -o wide
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