CentOS 环境下 Kubernetes 资源调度策略
一 调度流程与核心机制
- 调度器通过 Informer/List-Watch 监听 API Server，筛选 spec.nodeName==“” 的待调度 Pod，进入调度队列。
- 调度周期（Scheduling Cycle）：依次执行 QueueSort → PreFilter → Filter → PostFilter（抢占） → PreScore → Score → Reserve → Permit。
- 绑定周期（Binding Cycle）：执行 PreBind → Bind → PostBind，将 Pod 绑定到目标 Node（设置 spec.nodeName）。
- 关键插件举例：
- Filter：NodeResourcesFit、NodeAffinity、TaintToleration、PodTopologySpread、VolumeBinding、NodePorts
- Score：NodeResourcesBalancedAllocation、ImageLocality、InterPodAffinity、TaintToleration、NodeAffinity、PodTopologySpread
- 节点最终得分计算：各 Score 插件分数（0–100）× 插件权重后加权求和，选择总分最高节点。
- 注意：Pod.spec.nodeName 可强制指定节点并绕过调度器，不做资源过滤与检查。
二 常用调度策略与配置要点
- 资源请求与限制
- 为容器设置合理的 requests/limits，requests 参与调度时资源匹配，limits 用于运行时限制；CPU 为可压缩资源，内存 为不可压缩资源（不足会触发 OOM）。
- 示例：
- resources.requests.cpu: 1000m；resources.limits.cpu: 2000m
- resources.requests.memory: 1Gi；resources.limits.memory: 2Gi
- 节点选择与亲和反亲和
- nodeSelector：按节点标签精确匹配。
- nodeAffinity：支持 requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution（硬约束）与 preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution（软约束）。
- podAffinity/podAntiAffinity：按 Pod 标签实现同/反亲和，可配合 topologyKey（如 kubernetes.io/hostname）控制分布域。
- 污点与容忍
- 节点 taints（如 NoSchedule/NoExecute）配合 tolerations 控制 Pod 能否调度到带污点节点，常用于 master 隔离与专用节点池。
- 拓扑分布与端口/卷绑定
- PodTopologySpread：跨 拓扑域（节点/机架/可用区）均衡分布副本。
- NodePorts：检查节点端口冲突。
- VolumeBinding：结合 PV/PVC 与 拓扑 进行卷绑定与延迟绑定。
- 调度权重与策略调优
- 通过 KubeSchedulerConfiguration 调整 Score 插件权重，影响节点排序。例如将 InterPodAffinity 权重调高到 100，可显著增强“同域优先/互斥”的调度倾向。
三 集群维度资源治理
- ResourceQuota：限制 Namespace 内总 requests/limits、存储 与 对象数量，防止资源被单一命名空间耗尽。
- 示例：
- 计算资源：requests.cpu 1000m、requests.memory 1000Mi、limits.cpu 2000m、limits.memory 2000Mi
- 存储资源：requests.storage 10Gi
- 对象数量：如 pods、services、configmaps 等上限
- LimitRange：为 Namespace 内未显式设置资源的 Pod/Container 提供默认 requests/limits 与取值约束，避免“无请求”导致调度与资源争用异常。
四 弹性伸缩与调度联动
- Horizontal Pod Autoscaler（HPA）：基于 CPU/内存 或自定义指标自动扩缩 Pod 副本数，提升资源利用与稳定性。
- Cluster Autoscaler：当节点资源紧张或存在 Pending Pod 时，自动扩容 Node，与调度器协同减少排队。
- 建议与监控：结合 Prometheus + Grafana 观测 节点/容器 资源使用，配合 日志（如 EFK/ELK）定位调度失败与资源瓶颈。
五 快速排障与最佳实践
- 排查 Pending：
- 使用 kubectl describe pod -n 查看 Events（如资源不足、亲和/污点不匹配、端口冲突、卷绑定失败）。
- 使用 kubectl get nodes -o wide 与 kubectl top nodes/pods 检查资源余量与分配。
- 常见修复：
- 调整 requests/limits 或增加节点资源；修正 nodeSelector/nodeAffinity/podAntiAffinity；为节点添加/调整 taints/tolerations；优化 PodTopologySpread 的 topologyKey 与 whenUnsatisfiable。
- 不建议绕过调度器：避免使用 spec.nodeName 做常规调度；若必须使用，务必自行保证资源与约束的正确性。
- 调度器调优：通过 KubeSchedulerConfiguration 调整 Score 插件权重，验证对 Pod 分布与资源均衡的实际影响。
