k8s扩展调度能力的三种方法

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#kubernetes #容器 #云原生

Kubernetes 调度器扩展原理

Kubernetes 调度器扩展主要通过两种机制实现：调度框架（Scheduling Framework）和调度器扩展器（Extender）。前者是内置的可编程插件体系，后者是外部的独立服务。

调度框架（Scheduling Framework）

调度框架将调度过程分解为多个阶段，每个阶段允许通过插件扩展：

1. 调度周期（Scheduling Cycle）

QueueSort插件：定义 Pod 的调度队列排序规则。
PreFilter插件：检查 Pod 的调度前提条件（如资源请求是否合法）。
Filter插件：替代原生的 Predicates 逻辑，过滤不满足条件的节点。
PostFilter插件：当无可用节点时触发（如抢占逻辑）。
PreScore插件：为 Score 阶段准备数据。
Score插件：替代原生的 Priorities 逻辑，为节点打分。
NormalizeScore插件：标准化分数到统一范围（如 0-100）。
Reserve插件：预留资源（绑定前执行清理逻辑）。

2. 绑定周期（Binding Cycle）

PreBind插件：绑定前执行（如挂载网络存储）。
Bind插件：将 Pod 绑定到节点（默认实现为 API 调用）。
PostBind插件：绑定后执行通知类操作。

插件通过实现接口注册到框架，例如：

type ScorePlugin interface {
    Score(ctx context.Context, state *CycleState, pod *v1.Pod, nodeName string) (int64, *Status)
}

调度器扩展器（Extender）

Extender 是独立于调度器的 HTTP 服务，通过配置 kube-scheduler 的 --policy-config-file 实现扩展：

1. 扩展点支持

Filter：扩展节点过滤逻辑。
Prioritize：扩展节点打分逻辑。
Preempt：扩展抢占逻辑。
Bind：扩展绑定逻辑。

2. 通信协议
调度器通过 HTTP POST 请求与 Extender 交互，请求体包含 Pod 和节点列表，响应返回过滤结果或打分。
示例 Filter 请求体：

{
  "Pod": {"metadata": {"name": "nginx"}},
  "Nodes": {"items": [{"metadata": {"name": "node-1"}}]}
}

3. 配置示例

{
  "extenders": [{
    "urlPrefix": "http://extender-service:80",
    "filterVerb": "filter",
    "prioritizeVerb": "prioritize",
    "weight": 1
  }]
}

自定义调度器（Custom Scheduler）

完全独立的调度器实现：

监听未调度的 Pod（pod.spec.schedulerName 匹配自定义名称）。
调用 Kubernetes API 完成绑定（需具备 bind 权限）。
可与默认调度器共存，通过 schedulerName 区分。

性能与隔离考量

调度框架：插件运行在调度器进程中，性能高但可能影响稳定性。
Extender：独立进程隔离性好，但 HTTP 通信有延迟。
自定义调度器：灵活性最高，但需重复实现基础功能。

典型场景选择：

简单策略扩展优先用调度框架插件。
复杂外部依赖（如对接内部系统）适合 Extender。
特殊调度需求（如批量任务）可开发自定义调度器。