Kubernetes 多调度器配置实战指南

Kubernetes 多调度器配置实战指南

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前言

Kubernetes 调度器是集群的核心组件之一，负责将 Pod 分配到合适的节点上运行。默认情况下，Kubernetes 使用内置的 kube-scheduler 作为调度器。但在实际生产环境中，我们可能需要：

1. 根据业务需求定制调度逻辑
2. 同时运行多个调度器处理不同类型的负载
3. 在不影响默认调度器的情况下测试新的调度策略

本文将详细介绍如何在 Kubernetes 集群中配置和运行多个调度器。

多调度器架构概述

在 Kubernetes 中运行多个调度器的架构原理是：

1. 每个调度器作为一个独立的进程运行
2. 通过 Pod 的 spec.schedulerName 字段指定使用哪个调度器
3. 多个调度器可以并行工作，互不干扰

这种设计提供了极大的灵活性，允许我们为不同的工作负载使用不同的调度策略。

构建自定义调度器

方法一：基于默认调度器修改

最简单的方式是基于 Kubernetes 自带的默认调度器进行修改：

# 获取 Kubernetes 源代码
git clone https://github.com/kubernetes/kubernetes.git
cd kubernetes

# 编译构建
make

方法二：完全自定义实现

你也可以从头开始实现一个调度器，需要实现以下核心功能：

1. 监听未调度的 Pod
2. 根据调度策略选择合适的节点
3. 将绑定信息提交给 API Server

打包调度器容器镜像

将编译好的调度器二进制文件打包到容器镜像中：

FROM alpine:latest
ADD ./kube-scheduler /usr/local/bin/kube-scheduler
ENTRYPOINT ["/usr/local/bin/kube-scheduler"]

构建并推送镜像：

docker build -t my-registry/my-scheduler:v1.0 .
docker push my-registry/my-scheduler:v1.0

部署自定义调度器

1. 创建调度器配置文件

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: my-scheduler-config
  namespace: kube-system
data:
  my-scheduler-config.yaml: |
    apiVersion: kubescheduler.config.k8s.io/v1
    kind: KubeSchedulerConfiguration
    profiles:
      - schedulerName: my-scheduler
        plugins:
          score:
            disabled:
              - name: NodeResourcesBalancedAllocation
            enabled:
              - name: MyCustomPlugin

2. 创建调度器 Deployment

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-scheduler
  namespace: kube-system
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      component: my-scheduler
  template:
    metadata:
      labels:
        component: my-scheduler
    spec:
      serviceAccountName: my-scheduler
      containers:
      - name: my-scheduler
        image: my-registry/my-scheduler:v1.0
        command:
        - /usr/local/bin/kube-scheduler
        - --config=/etc/kubernetes/my-scheduler/my-scheduler-config.yaml
        volumeMounts:
        - name: config-volume
          mountPath: /etc/kubernetes/my-scheduler
      volumes:
      - name: config-volume
        configMap:
          name: my-scheduler-config

3. 创建必要的 RBAC 权限

apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: my-scheduler
  namespace: kube-system

---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: my-scheduler-as-kube-scheduler
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: my-scheduler
  namespace: kube-system
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: system:kube-scheduler
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

使用自定义调度器

1. 创建使用默认调度器的 Pod

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-default
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:latest

2. 创建使用自定义调度器的 Pod

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-custom
spec:
  schedulerName: my-scheduler
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:latest

高级配置

领导者选举

在多实例部署时，需要配置领导者选举避免冲突：

apiVersion: kubescheduler.config.k8s.io/v1
kind: KubeSchedulerConfiguration
profiles:
  - schedulerName: my-scheduler
leaderElection:
  leaderElect: true
  resourceNamespace: kube-system
  resourceName: my-scheduler-lock

调度器性能调优

可以通过以下参数优化调度器性能：

percentageOfNodesToScore: 50
parallelism: 16

监控与调试

查看调度器日志

kubectl logs -n kube-system -l component=my-scheduler

检查调度事件

kubectl get events --field-selector involvedObject.name=nginx-custom

最佳实践

1. 命名规范：为自定义调度器使用明确的命名，避免与默认调度器冲突
2. 资源限制：为调度器容器设置合理的资源限制
3. 高可用：至少部署2个副本并启用领导者选举
4. 监控：为自定义调度器设置专门的监控和告警
5. 渐进式部署：先在测试环境验证，再逐步推广到生产环境

常见问题排查

1. Pod 一直处于 Pending 状态

   • 检查调度器是否正常运行
   • 验证 schedulerName 是否匹配
   • 检查调度器日志中的错误信息

2. 调度器无法绑定 Pod

   • 检查 RBAC 权限是否正确配置
   • 验证调度器服务账号是否有足够权限

3. 调度决策不符合预期

   • 检查调度器配置
   • 验证自定义调度算法是否正确实现

总结

通过本文的介绍，你应该已经掌握了在 Kubernetes 中配置和使用多个调度器的方法。多调度器架构为集群管理提供了更大的灵活性，可以根据不同的业务需求使用不同的调度策略。在实际应用中，建议先从简单的场景开始，逐步验证调度器的正确性和性能，再推广到更复杂的生产环境。

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