kubernetes 核心组件之 Schedule

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Schedule 在 kubernetes 中的位置

让我们先来看一下 Schedule 在 kubernetes 中的位置吧：
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Kubernetes Scheduler 的作用是将待调度的 Pod 按照一定的调度算法和策略绑定到集群中一个合适的 Worker Node（以下简称 Node）上，并将绑定信息写入到 etcd 中，之后目标 Node 中 kubelet 服务通过 API Server 监听到 Scheduler 产生的 Pod 绑定事件获取 Pod 信息，然后下载镜像启动容器，调度流程如图所示：
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如果Pod中指定了NodeName属性，则无需Scheduler参与，Pod会直接被调度到NodeName指定的Node节点
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Scheduler 提供的调度流程分为预选 (Predicates) 和优选 (Priorities) 两个步骤：

预选，K8S会遍历当前集群中的所有 Node，筛选出其中符合要求的 Node 作为候选
优选，K8S将对候选的 Node 进行打分

K8S Scheduler 提供的预选策略

在 Scheduler 中，可选的预选策略包括：

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K8S Scheduler 提供的优选策略

在 Scheduler 中，可选的优选策略包括：
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如果开启了 ResourceLimitsPriorityFunction(默认不开启) 特性，则 ResourceLimitsPriority 会被启用。

如何扩展 K8S Scheduler

Scheduler 内置的策略在大多数场景下可以满足要求，但是在一些特殊场景下，不能满足复杂的调度需求，我们可以通过扩展程序对 Scheduler 进行扩展。扩展后的 Scheduler 会在调用内置预选策略和优选策略之后通过 HTTP 协议调用扩展程序再次进行预选和优选，最后选择一个合适的 Node 进行 Pod 的调度。调度流程如下：
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编写自定义的 Kubernetes scheduler调度器

扩展程序本质上是一个 HTTP 服务，可以对 Node 进行筛选和打分，这里只是一个例子，未做任何修改，可以根据实际业务调度场景修改你的预选逻辑和优选逻辑，然后打包成镜像并部署。接收 HTTP 请求，并根据 URL 的不同，调用预选或优选函数：

func (e *Extender) serveHTTP(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
    
    
    if strings.Contains(req.URL.Path, filter) {
    
    
        e.processFilterRequest(w, req)
    } else if strings.Contains(req.URL.Path, prioritize) {
    
    
        e.processPrioritizeRequest(w, req)
    } else {
    
    
        http.Error(w, "Unsupported request", http.StatusNotFound)
    }
}

预选逻辑：

func (e *Extender) processFilterRequest(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
    
    
    decoder := json.NewDecoder(req.Body)
    defer func() {
    
    
        if err := req.Body.Close(); err != nil {
    
    
            glog.Errorf("Error closing decoder")
        }
    }()
    encoder := json.NewEncoder(w)

    var args schedulerApi.ExtenderArgs
    if err := decoder.Decode(&args); err != nil {
    
    
        glog.Errorf("Error decoding filter request: %v", err)
        http.Error(w, "Decode error", http.StatusBadRequest)
        return
    }

    // Your logic
    pod := args.Pod
    nodes := args.Nodes.Items

    response := &schedulerApi.ExtenderFilterResult{
    
    
        Nodes: &v1.NodeList{
    
    
            Items: nodes,
        },
    }
    if err := encoder.Encode(response); err != nil {
    
    
        glog.Errorf("Error encoding filter response: %+v : %v", response, err)
    }
}

优选逻辑：

func (e *Extender) processPrioritizeRequest(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
    
    
    decoder := json.NewDecoder(req.Body)
    defer func() {
    
    
        if err := req.Body.Close(); err != nil {
    
    
            glog.Fatalf("Error closing decoder")
        }
    }()
    encoder := json.NewEncoder(w)

    var args schedulerApi.ExtenderArgs
    if err := decoder.Decode(&args); err != nil {
    
    
        glog.Errorf("Error decoding prioritize request: %v", err)
        http.Error(w, "Decode error", http.StatusBadRequest)
        return
    }

    // Your logic
    for _, node := range args.Nodes.Items {
    
    
        hostPriority := schedulerApi.HostPriority{
    
    Host: node.Name, Score: 1}
        respList = append(respList, hostPriority)
    }

    if err := encoder.Encode(respList); err != nil {
    
    
        glog.Errorf("Failed to encode response: %v", err)
    }
}

部署新的 Scheduler

由于 Kubernetes 集群内已经有了一个名为 default-scheduler 的默认调度器，为了不影响集群正常调度功能，一般需要创建一个新的调度器，这个调度器和 default-scheduler 除了启动参数不一样外，镜像并无差别，下面是部署的过程，只列出了重要部分：

创建 Scheduler 配置

我们以 ConfigMap 的方式创建 Scheduler 调度配置，配置文件中需要指定内置的预选策略和优选策略，还有我们编写的扩展程序。

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: yrcloudfile-scheduler-config
  namespace: yanrongyun
data:
  policy.cfg: |-
    {
    
    
      "kind": "Policy",
      "apiVersion": "v1",
      "predicates": [],
      "priorities": [],
      "extenders": [
        {
    
    
          "urlPrefix": "http://yrcloudfile-extender-service.yanrongyun.svc.cluster.local:8099",
          "apiVersion": "v1beta1",
          "filterVerb": "filter",
          "prioritizeVerb": "prioritize",
          "weight": 5,
          "enableHttps": false,
          "nodeCacheCapable": false
        }
      ]
    }

部署 Scheduler

部署 Scheduler 的时候需要将 policy-configmap 指定为我们之前创建的 ConfigMap，还需要为 Scheduler 起一个名字，通过 scheduler-name 参数指定，这里我们设置为 yrcloudfile-scheduler。

apiVersion: apps/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    component: scheduler
    tier: control-plane
  name: yrcloudflie-scheduler
  namespace: yanrongyun
  initializers:
    pending: []spec:
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        component: scheduler
        tier: control-plane
      name: yrcloudflie-scheduler
    spec:
      containers:
        - command:
            - /usr/local/bin/kube-scheduler
            - --address=0.0.0.0
            - --leader-elect=true
            - --scheduler-name=yrcloudfile-scheduler
            - --policy-configmap=yrcloudfile-scheduler-config
            - --policy-configmap-namespace=yanrongyun
            - --lock-object-name=yrcloudfile-scheduler
          image: k8s.gcr.io/kube-scheduler:v1.13.0
          livenessProbe:
            httpGet:
              path: /healthz
              port: 10251
            initialDelaySeconds: 15
          name: yrcloudflie-scheduler
          readinessProbe:
            httpGet:
              path: /healthz
              port: 10251
      affinity:
        podAntiAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            - labelSelector:
                matchExpressions:
                  - key: "name"
                    operator: In
                    values:
                      - yrcloudflie-scheduler
              topologyKey: "kubernetes.io/hostname"
      hostPID: false
      serviceAccountName: yrcloudflie-scheduler-account

如何使用新的 Scheduler

Scheduler 部署成功之后，我们怎么去使用它呢，其实很简单，只需要在部署 Pod 的时候新增 schedulerName 为 yrcloudfile-scheduler 即可。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: busybox
  labels:
    app: busyboxspec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: busybox
  template:
    metadata:
      labels:
        app: busybox
    spec:
      schedulerName: yrcloudfile-scheduler
      containers:
        - image: busybox
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          name: busybox