两张大图一次性讲透k8s调度器工作原理

面试常被追问k8s调度器工作原理，一图胜千言，收藏 == 学废。

kube-scheduler负责将k8s pod调度到worker节点上。

当你部署pod时，manifest文件pod规格会指定cpu、memory、亲和性affinity、污点taints、优先级、持久盘等。

调度器的主要工作是识别create request然后选择满足要求的最佳节点。

分步解释：

1. Pod Create Request： 外部系统（kubectl、cicd）发出了创建一个新pod的请求。
2. kube-api server收到请求，然后将pod状态保存到etcd（集群的分布式kv存储）。
3. api server给外部系统回发确认信息。
4. kube scheduler持续监听unassignedods (使用watch机制),注意到新的pod。

4.1. scheduler会根据pod的规格（cpu、memory、亲和性）决定pod应在哪个节点上运行,并创建pod-node binding，它会将此绑定决定通知api server （调度的核心看下文）。

1. scheduler更新etcd中pod的状态（通过api server）： ① 标记pod为“scheduled”状态 ② 记录被分配的节点。
2. 被选中节点上的kubelet, 也会持续监听新pod分配（使用watch机制），侦测到最新的已经分配的pod。
3. kubelet从api server拉取pod manifest信息， 内容包含启动需要的镜像、volume、网络配置。
4. kubelet指示容器运行时为pod启动容器。
5. kubelet 通知apiserver： 现在 pod 已与节点绑定。
6. api server更新etcd 中pod的最终状态，确保当前状态正确反映在集群数据库etcd。

4.1 kube-scheduler是如何选中节点？[1]

在k8s集群，会存在不止一个节点，scheduler是如何从所有worker节点中选中节点。

scheduler一般包含两阶段：

• 调度选择期
• 绑定期

4.1.1 调度选择期： 预选-> 优选

在这个时期，kueb-scheduler使用过滤和打分策略选择最佳节点。

① 过滤Filtering ：cheduler找到pod能被调度的最合适的节点。

从本质上讲，它会利用pod规格（cpu、memory、亲和性、污点、持久盘）过滤掉不适合运行特定pod的节点。

对于大集群， 预选Predicates之后， 也不会对剩下的所有节点都做打分。 scheduler有一个配置参数percentageOfNodesToScore决定了参与打分的节点比例。 默认值取值参考集群大小：小集群50%--->大集群5%

即使这个百分比被设置的很小，scheduler会持续搜索直到找到了𝗺𝗶𝗻𝗙𝗲𝗮𝘀𝗶𝗯𝗹𝗲𝗡𝗼𝗱𝗲𝘀𝗧𝗼𝗙𝗶𝗻𝗱数量。

② Scoring: 给节点打分， scheduler给节点排名

k8s使用Priorities（Scorers）来给节点打分，打分机制通过各种scheduling 插件来实现。

1. pod priority： 高优先级的pod通过影响打分过程影响节点选择（高优Pod会先于低优Pod被调度）。
2. pod拓扑分布： 确保 pod 分布在不同的拓扑域（如区域或节点）中，避免在一个地方集中过多pod。

scheduler通过调用多个调度插件给节点打分， 每个插件都会根据特定标准对节点进行评估，并累计到最终得分。

最后，排名最高的worker节点会被选中调度pod。如果所有节点的排名相同，则会随机选择一个节点。

一旦节点被选中，调度器在api server创建了binding event（pod+node）。

4.1.2 绑定期

scheduler尝试将pod绑定到得分最高的节点，如果绑定失败，scheduler一般会选用次高得分的节点。

自定义Scheduler

开发者可以创建自定义scheduler，在集群内和原生调度器一起运行。

当部署pod时，可以在pod manifest文件指定自定义的Scheduler， 这样调度器的调度决定就会基于你自定义的调度逻辑。

Pluggable Scheduling Framework

调度器有一个可插拔的调度框架，这意味着开发者可以在调度工作流中添加自定义的插件。

参考资料

[1]

kube-scheduler是如何选中节点？: https://blog.techiescamp.com/docs/kubernetes-scheduler-chooses-a-node/