如何理解kubernetes scheduler架构设计

Kubernetes Scheduler简介

Kubernetes Scheduler是Kubernetes集群中的一个重要组件，负责将待调度的Pod分配给合适的Node上运行，Scheduler的主要任务是在集群中选择一个最佳的节点来部署新的Pod,以满足资源需求和性能要求，Scheduler的设计目标是实现高可用性、负载均衡和自动扩展。

Kubernetes Scheduler架构设计

1、数据收集与过滤

Scheduler首先需要收集集群中所有Node的信息，包括节点的名称、状态、资源利用率等，根据用户定义的调度策略(如资源请求、亲和性和反亲和性规则),对Node进行过滤，选择出符合要求的节点。

2、插件机制

为了支持多种调度策略，Kubernetes Scheduler采用了插件机制，用户可以编写自定义的调度策略插件，并将其加载到Scheduler中，这些插件可以基于节点的标签、硬件信息或其他指标，为Scheduler提供额外的调度决策依据。

3、拓扑感知

Scheduler需要实时了解集群的拓扑结构，以便在调度过程中做出正确的决策，为此，Kubernetes Scheduler集成了etcd数据库，用于存储集群中所有Node和Pod的信息，当集群中的拓扑发生变化时，etcd会自动更新相关信息，供Scheduler使用。

4、并发处理与优化

由于Kubernetes集群可能包含数千个节点和数百万个Pod,因此Scheduler需要具备高性能和高并发处理能力，为了实现这一目标，Scheduler采用了以下技术：

使用C++编写核心代码，提高执行效率；

使用多线程或异步I/O处理并发任务；

采用缓存技术减少重复计算；

对热点数据进行分区存储，提高查询速度。

相关问题与解答

1、如何自定义调度策略插件？

要自定义调度策略插件，需要遵循以下步骤：

编写一个Go语言实现的调度策略接口；

实现该接口的方法，包括计算Pod适合的Node等；

将实现打包成一个Docker镜像；

将镜像添加到Kubernetes镜像仓库；

在Kubernetes配置文件中指定使用的调度策略插件。

2、为什么Kubernetes Scheduler不直接分配Pod到节点？

Kubernetes Scheduler不直接分配Pod到节点的原因是为了实现更灵活的调度策略，通过将调度决策权交给用户或插件，可以实现更复杂的调度逻辑，如根据优先级排序、动态调整资源限制等，这种设计还可以降低单个组件的复杂性，提高整个系统的可维护性。