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k8s调度场景

news 2025/7/20 12:52:31

15个KUBERNETES调度情景实用指南

Kubernetes调度是确保集群中的Pod在适当节点上运行的关键组件。通过灵活配置调度策略，可以提高资源利用率、负载平衡和高可用性。

在本文中，我们将深入探讨一些实际的Kubernetes调度场景，并提供相应的配置示例和最佳实践。

1. 基本场景 – NodeSelector

场景描述：我们有一些标记有SSD硬盘的节点，并且希望将需要高性能存储的Pod调度到这些节点上。

Pod配置：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: high-performance-pod
spec:containers:- name: my-containerimage: my-imagenodeSelector:disktype: ssd

2. 高级场景 – 节点亲和性

场景描述：我们希望将需要GPU的任务调度到带有GPU标签的节点上。

Pod配置：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: gpu-pod
spec:containers:- name: my-containerimage: my-imageaffinity:nodeAffinity:requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:nodeSelectorTerms:- matchExpressions:- key: gpuoperator: Invalues:- "true"

3. 资源分配 – Pod优先级和预选调度

场景描述：为了确保关键任务具有更高的优先级，我们可以定义一个PriorityClass并将其应用到Pod上。

PriorityClass配置：

apiVersion: scheduling.k8s.io/v1
kind: PriorityClass
metadata:name: high-priority
value: 1000000
globalDefault: false
description: "High priority class"

Pod配置：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: high-priority-pod
spec:containers:- name: my-containerimage: my-imagepriorityClassName: high-priority

4. 防止Pod在同一节点上运行 – Pod反亲和性

场景描述：通过Pod反亲和性，我们可以确保同一组中的Pod不会被调度到同一节点上以提高高可用性。

Pod配置：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: anti-affinity-pod
spec:containers:- name: my-containerimage: my-imageaffinity:podAntiAffinity:requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:- labelSelector:matchExpressions:- key: appoperator: Invalues:- webtopologyKey: kubernetes.io/hostname

5. 多副本拓扑域分布 – Pod拓扑分布

场景描述：确保同一应用的多个Pod分布在不同的拓扑域以提高可用性。

部署配置：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: web-deployment
spec:replicas: 3selector:matchLabels:app: webtemplate:metadata:labels:app: webspec:affinity:podAntiAffinity:requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:- labelSelector:matchExpressions:- key: "app"operator: Invalues:- "web"topologyKey: "kubernetes.io/hostname"

6. 节点Taints和PodTolerations

场景描述：通过节点的Taints，我们可以标记节点，只有具有相应Tolerations的Pod才能被调度到这些节点上。

节点配置：

apiVersion: v1
kind: Node
metadata:name: node1
spec:taints:- key: specialvalue: uniqueeffect: NoSchedule

Pod配置：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: toleration-pod
spec:containers:- name: my-containerimage: my-imagetolerations:- key: "special"operator: "Equal"value: "unique"effect: "NoSchedule"

7. 自定义调度器 – 自定义调度器

场景描述：定制调度器以满足特定的调度需求，例如基于业务规则或特殊硬件条件。

自定义调度器示例：

创建自定义调度器插件

// my_scheduler.go
package mainimport ("k8s.io/kubernetes/pkg/scheduler""k8s.io/kubernetes/pkg/scheduler/framework""k8s.io/kubernetes/pkg/scheduler/framework/plugins/defaultbinder""k8s.io/kubernetes/pkg/scheduler/framework/plugins/defaultpreemption""k8s.io/kubernetes/pkg/scheduler/framework/plugins/names"
)const (// YourSchedulerName is the name of your custom schedulerYourSchedulerName = "my-scheduler"
)// New initializes a new scheduler with your custom plugins
func New() *scheduler.Config {return &scheduler.Config{Client:              scheduler.NewHTTPClient(),SchedulerName:       YourSchedulerName,PercentageOfNodesToScore: 0.25,Profiles: []scheduler.Profile{{Name: YourSchedulerName,Plugins: []scheduler.Plugin{defaultpreemption.Name: defaultpreemption.New,defaultbinder.Name:     defaultbinder.New,names.NewNodeResourcesFit(),names.NewNodePorts(),names.NewNodeAffinity(YourSchedulerName),names.NewNodeAffinityPriority(YourSchedulerName),},},},}
}func main() {// Use the New() function to create a new scheduler with your custom pluginsconfig := New()command := app.NewSchedulerCommand(// Use the WithConfig function to set your custom scheduler configurationapp.WithConfig(config),)f := command.Flags()f.AddGoFlagSet(flag.CommandLine)if err := command.Execute(); err != nil {os.Exit(1)}
}

编译并运行自定义调度器

go build my_scheduler.go
./my_scheduler

8. Pod 优先级和抢占 – Pod 优先级和抢占

场景描述：通过设置 Pod 的优先级和抢占策略，确保关键任务被优先处理。

Pod 配置：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: priority-pod
spec:containers:- name: my-containerimage: my-imagepriorityClassName: high-priority

9. 资源限制和请求 – 资源限制和请求

场景描述：通过为 Pod 设置资源限制和请求，调度器可以更好地优化资源利用。

Pod 配置：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: resource-pod
spec:containers:- name: my-containerimage: my-imageresources:limits:cpu: "2"memory: "1Gi"requests:cpu: "1"memory: "500Mi"

10. 亲和性和反亲和性规则 – 亲和性和反亲和性规则

场景描述：使用亲和性和反亲和性规则确保 Pod 在特定节点上，或避免与其他 Pod 被调度到同一节点。

Pod 配置：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: affinity-pod
spec:containers:- name: my-containerimage: my-imageaffinity:podAffinity:requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:- labelSelector:matchExpressions:- key: securityoperator: Invalues:- "high"topologyKey: kubernetes.io/hostname

11. Pod 中断预算 – Pod 中断预算

场景描述：使用 Pod 中断预算限制允许在维护期间中断的 Pod 数量，以确保系统稳定性。

PodDisruptionBudget 配置：

apiVersion: policy/v1beta1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:name: web-pdb
spec:maxUnavailable: 1selector:matchLabels:app: web

12. 水平 Pod 自动缩放器 – 水平扩展器

场景描述：使用水平扩展器根据 CPU 使用率或其他指标自动调整 Pod 数量，以满足应用需求。

HorizontalPodAutoscaler 配置：

apiVersion: autoscaling/v2beta2
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:name: web-hpa
spec:scaleTargetRef:apiVersion: apps/v1kind: Deploymentname: web-deploymentminReplicas: 2maxReplicas: 10metrics:- type: Resourceresource:name: cputarget:type: UtilizationaverageUtilization: 70

13. Pod 开销 – Pod 开销

场景描述：通过设置 Pod 开销，告知调度器考虑 Pod 需要的额外资源，以避免在节点上调度过多的 Pod。

Pod 配置：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: overhead-pod
spec:containers:- name: my-containerimage: my-imageresources:requests:memory: "64Mi"cpu: "250m"limits:memory: "128Mi"cpu: "500m"overhead:podFixed: 100Miephemeral-storage: 1Gi

14. 节点本地 DNS 缓存 – 节点本地 DNS 缓存

场景描述：在节点上启用本地 DNS 缓存以提高 DNS 查询性能。

kubelet 配置：

apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
kind: KubeletConfiguration
clusterDomain: cluster.local
featureGates:CoreDNSLocalCache: true

15. Pod 优先级类别 – Pod 优先级类别

场景描述：使用 Pod 优先级类别将 Pod 划分为不同的优先级，以确保关键任务被优先调度。

PriorityClass 配置：

apiVersion: scheduling.k8s.io/v1
kind: PriorityClass
metadata:name: high-priority
value: 1000000
globalDefault: false
description: "High priority class"
preemptionPolicy: PreemptLowerPriority