Kubernetes中的kube-scheduler組件怎么用

Kubernetes中的kube-scheduler組件怎么用

概述

Kubernetes是一個開源的容器編排平臺，用于自動化部署、擴展和管理容器化應用程序。在Kubernetes集群中，kube-scheduler是一個核心組件，負責將新創建的Pod調度到集群中的合適節點上。本文將詳細介紹kube-scheduler的工作原理、配置方法以及如何自定義調度策略。

1. kube-scheduler的作用

kube-scheduler的主要任務是根據Pod的資源需求、節點資源可用性、親和性、反親和性等條件，將Pod調度到最合適的節點上。具體來說，kube-scheduler的工作流程如下：

1. 監聽Pod創建事件：kube-scheduler通過API Server監聽新創建的Pod對象。
2. 過濾節點：根據Pod的資源需求（如CPU、內存等）和節點的資源可用性，過濾掉不滿足條件的節點。
3. 評分節點：對剩余的節點進行評分，評分標準包括節點資源利用率、親和性規則、反親和性規則等。
4. 選擇節點：選擇評分最高的節點，并將Pod綁定到該節點上。
5. 更新Pod狀態：將Pod的調度結果更新到API Server中。

2. kube-scheduler的配置

kube-scheduler的配置主要通過命令行參數和配置文件進行。以下是一些常用的配置選項：

2.1 命令行參數

• --kubeconfig：指定kubeconfig文件的路徑，用于連接API Server。
• --leader-elect：啟用領導者選舉，確保在多個kube-scheduler實例中只有一個處于活動狀態。
• --scheduler-name：指定調度器的名稱，默認為default-scheduler。
• --policy-config-file：指定調度策略配置文件的路徑。

2.2 配置文件

kube-scheduler的配置文件通常是一個YAML文件，用于定義調度策略和插件。以下是一個簡單的配置文件示例：

apiVersion: kubescheduler.config.k8s.io/v1beta1
kind: KubeSchedulerConfiguration
profiles:
  - schedulerName: default-scheduler
    plugins:
      score:
        enabled:
          - name: NodeResourcesBalancedAllocation
          - name: ImageLocality
          - name: InterPodAffinity

在這個配置文件中，我們啟用了NodeResourcesBalancedAllocation、ImageLocality和InterPodAffinity三個評分插件。

3. 自定義調度策略

Kubernetes允許用戶通過編寫自定義調度器或擴展kube-scheduler來實現自定義調度策略。以下是兩種常見的方式：

3.1 編寫自定義調度器

用戶可以編寫一個獨立的調度器，通過API Server監聽Pod創建事件，并根據自定義邏輯進行調度。以下是一個簡單的自定義調度器示例：

package main

import (
    "context"
    "fmt"
    "log"
    "time"

    "k8s.io/client-go/kubernetes"
    "k8s.io/client-go/tools/clientcmd"
    "k8s.io/client-go/util/homedir"
    "k8s.io/apimachinery/pkg/fields"
    "k8s.io/apimachinery/pkg/util/wait"
    "k8s.io/client-go/tools/cache"
    "k8s.io/client-go/tools/leaderelection"
    "k8s.io/client-go/tools/leaderelection/resourcelock"
    "k8s.io/client-go/rest"
    "k8s.io/client-go/tools/record"
    "k8s.io/api/core/v1"
    metav1 "k8s.io/apimachinery/pkg/apis/meta/v1"
)

func main() {
    kubeconfig := filepath.Join(homedir.HomeDir(), ".kube", "config")
    config, err := clientcmd.BuildConfigFromFlags("", kubeconfig)
    if err != nil {
        log.Fatalf("Error building kubeconfig: %s", err.Error())
    }

    clientset, err := kubernetes.NewForConfig(config)
    if err != nil {
        log.Fatalf("Error creating clientset: %s", err.Error())
    }

    // 創建領導者選舉鎖
    lock := &resourcelock.LeaseLock{
        LeaseMeta: metav1.ObjectMeta{
            Name:      "custom-scheduler",
            Namespace: "kube-system",
        },
        Client: clientset.CoordinationV1(),
        LockConfig: resourcelock.ResourceLockConfig{
            Identity:      "custom-scheduler",
            EventRecorder: &record.FakeRecorder{},
        },
    }

    // 啟動領導者選舉
    leaderelection.RunOrDie(context.TODO(), leaderelection.LeaderElectionConfig{
        Lock:            lock,
        ReleaseOnCancel: true,
        LeaseDuration:  15 * time.Second,
        RenewDeadline:   10 * time.Second,
        RetryPeriod:     2 * time.Second,
        Callbacks: leaderelection.LeaderCallbacks{
            OnStartedLeading: func(ctx context.Context) {
                // 領導者選舉成功后啟動調度器
                runScheduler(clientset)
            },
            OnStoppedLeading: func() {
                log.Fatalf("Leader election lost")
            },
        },
    })
}

func runScheduler(clientset *kubernetes.Clientset) {
    // 監聽Pod創建事件
    watchlist := cache.NewListWatchFromClient(clientset.CoreV1().RESTClient(), "pods", v1.NamespaceAll, fields.Everything())
    _, controller := cache.NewInformer(
        watchlist,
        &v1.Pod{},
        time.Second*0,
        cache.ResourceEventHandlerFuncs{
            AddFunc: func(obj interface{}) {
                pod := obj.(*v1.Pod)
                if pod.Spec.SchedulerName == "custom-scheduler" {
                    schedulePod(clientset, pod)
                }
            },
        },
    )

    stop := make(chan struct{})
    defer close(stop)
    go controller.Run(stop)
    select {}
}

func schedulePod(clientset *kubernetes.Clientset, pod *v1.Pod) {
    nodes, err := clientset.CoreV1().Nodes().List(context.TODO(), metav1.ListOptions{})
    if err != nil {
        log.Printf("Error listing nodes: %s", err.Error())
        return
    }

    // 簡單的調度邏輯：選擇第一個節點
    if len(nodes.Items) > 0 {
        pod.Spec.NodeName = nodes.Items[0].Name
        _, err := clientset.CoreV1().Pods(pod.Namespace).Update(context.TODO(), pod, metav1.UpdateOptions{})
        if err != nil {
            log.Printf("Error updating pod: %s", err.Error())
        }
    }
}

3.2 擴展kube-scheduler

Kubernetes提供了調度框架（Scheduling Framework），允許用戶通過編寫插件來擴展kube-scheduler的功能。以下是一個簡單的插件示例：

package main

import (
    "context"
    "k8s.io/kubernetes/pkg/scheduler/framework"
    "k8s.io/kubernetes/pkg/scheduler/framework/plugins/defaultbinder"
    "k8s.io/kubernetes/pkg/scheduler/framework/plugins/noderesources"
    "k8s.io/kubernetes/pkg/scheduler/framework/plugins/queuesort"
    "k8s.io/kubernetes/pkg/scheduler/framework/runtime"
    "k8s.io/kubernetes/pkg/scheduler/profile"
)

type CustomPlugin struct{}

func (p *CustomPlugin) Name() string {
    return "CustomPlugin"
}

func (p *CustomPlugin) Filter(ctx context.Context, state *framework.CycleState, pod *v1.Pod, nodeInfo *framework.NodeInfo) *framework.Status {
    // 自定義過濾邏輯
    return framework.NewStatus(framework.Success, "")
}

func (p *CustomPlugin) Score(ctx context.Context, state *framework.CycleState, pod *v1.Pod, nodeName string) (int64, *framework.Status) {
    // 自定義評分邏輯
    return 0, framework.NewStatus(framework.Success, "")
}

func main() {
    // 創建調度器配置
    cfg := &runtime.Config{
        FrameworkOutOfTreeRegistry: runtime.Registry{
            "CustomPlugin": func(_ runtime.Object, _ framework.Handle) (framework.Plugin, error) {
                return &CustomPlugin{}, nil
            },
        },
    }

    // 創建調度器
    scheduler := runtime.New(
        cfg,
        profile.NewRecorderFactory(),
        queuesort.New,
        noderesources.NewFit,
        defaultbinder.New,
    )

    // 啟動調度器
    scheduler.Run(context.TODO())
}

4. 總結

kube-scheduler是Kubernetes集群中負責Pod調度的核心組件。通過合理的配置和自定義調度策略，用戶可以優化Pod的調度過程，提高集群的資源利用率和應用程序的性能。本文介紹了kube-scheduler的工作原理、配置方法以及如何通過編寫自定義調度器和擴展kube-scheduler來實現自定義調度策略。希望本文能幫助讀者更好地理解和使用kube-scheduler。