k8s-集群调度

 

一 调度器简介

 

1.1 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:

 

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。

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,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

二 节点亲和性

  • pod.spec.nodeAffinity:

preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:软策略

requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:硬策略(必须满足)

 

  • 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 硬策略

必须在k8s-node2上面运行一个pod

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: In
            values:
            - k8s-node2

2.2 软策略

想在node3上面运行一个pod,没有node3也可以

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: affinity1
  labels:
    app: node-affinity-pod
spec:
  containers:
  - name: with-node-affinity
    image: wangyanglinux/myapp:v1
  affinity:
    nodeAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        preference:
          matchExpressions:
          - key: kubernetes.io/hostname 
            operator: In
            values:
            - k8s-node3

三 pod亲和性

pod.spec.affinity.podAffinity/podAntiAffinity:

 

preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:软策略

requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:硬策略

3.1 硬策略

pod-3这个pod必须要和value为node-affinity-pod的在同一个node上

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-3
  labels:
    app: pod-3
spec:
  containers:
  - name: pod-3
    image: wangyanglinux/myapp:v1
  affinity:
    podAffinity: #在
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In
            values:
            - node-affinity-pod
        topologyKey: kubernetes.io/hostname

kubectl get pod --show-labels

3.2 软策略

pod-4这个pod要和标签为pod-3的不在同一个node节点上

 

[[email protected] diaodu]# cat pod4.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-4
  labels:
    app: pod-4
spec:
  containers:
  - name: pod-4
    image: wangyanglinux/myapp:v1
  affinity:
    podAntiAffinity: #不在
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        podAffinityTerm:
         labelSelector:
           matchExpressions:
           - key: app
             operator: In
             values:
             - pod-3
         topologyKey: kubernetes.io/hostname

一个在node1,一个在node2

四 污点和容忍

4.1 介绍

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

 

4.2 污点

https://blog.frognew.com/2018/05/taint-and-toleration.html#%E5%AE%9E%E8%B7%B5kubernetes-master%E8%8A%82%E7%82%B9%E4%B8%8D%E8%BF%90%E8%A1%8C%E5%B7%A5%E4%BD%9C%E8%B4%9F%E8%BD%BD

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

 

  • 查看污点

 

[[email protected] diaodu]# kubectl describe nodes k8s-master01|grep Taints
Taints:             node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule


 

去除污点 

 

kubectl taint nodes --all node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule
# 如果上面的报错,就用下面的
kubectl taint nodes k8s-master01 node-role.kubernetes.io/master-

 设置污点

 

# 主节点设置污点
kubectl taint nodes k8s-master01 node-role.kubernetes.io/master=:NoSchedule
kubectl taint nodes k8s-master01 node-role.kubernetes.io/master=:PreferNoSchedule
kubectl taint nodes k8s-master01 node-role.kubernetes.io/master=:PreferNoSchedule
# 从节点设置污点
kubectl taint nodes k8s-node1 key=hu:NoExecute

 

设置完成之后,发现在node1上面的pod,都消失了

设置之前:

设置之后:

 

  • 去除污点

查看污点:

 

kubectl taint nodes k8s-node1 key:NoExecute-

 

然后再次查看,发现污点没了

 

4.3 容忍

一句话,就是pod设置了容忍,即使node有污点,也可以分配

 

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。

 

例子:

 

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-3
  labels:
    app: pod-3
spec:
  containers:
  - name: pod-3
    image: wangyanglinux/myapp:v1
  tolerations:
  - key: "key"
    operator: "Equal"
    value: "hu"
    effect: "NoExecute"
    tolerationSeconds: 3600 #表示3600秒之后才被删除

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

4.3.1 当不指定 key 值时,表示容忍所有的污点 key:

 

tolerations:
- operator: "Exists"

4.3.2、当不指定 effect 值时,表示容忍所有的污点作用

 

tolerations:
- key: "key"
  operator: "Exists

 

4.3.3 有多个 Master 存在时,防止资源浪费,可以如下设置

尽可以不分配在master上面,如果node节点不够用,在分配

 

kubectl taint nodes k8s-master01 node-role.kubernetes.io/master=:PreferNoSchedule

 

五 固定节点

5.1 根据node节点的主机名选择

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

 

[email protected] diaodu]# cat pod5.yaml 
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: myweb
spec:
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myweb
    spec:
      nodeName: k8s-node1
      containers:
      - name: myweb
        image: wangyanglinux/myapp:v1
        ports:
        - containerPort: 80

然后去查看效果

 

5.2 根据node标签去选择

 

设置标签

kubectl label node k8s-node2 disk=ssd

 

查看标签

 

例子:

 

[[email protected] diaodu]# cat label.yaml 
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: myweb
spec:
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myweb
    spec:
      nodeSelector:
        disk: ssd #标签
      containers:
      - name: myweb
        image: wangyanglinux/myapp:v1
        ports:
        - containerPort: 80

查看效果都运行在node2上面