在 Kubernetes 中设置 Pod 优先级及其调度策略详解
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在 Kubernetes 中设置 Pod 优先级及其调度策略详解
在 Kubernetes 集群中，Pod 的优先级和抢占机制是调度 Pod 的关键策略之一。通过设置不同的优先级，我们可以确保重要的 Pod 优先获得调度资源，保证关键应用的稳定运行。本文将详细介绍如何设置 Pod 优先级及其调度策略和抢占逻辑，并探讨其在实际应用中的具体操作和注意事项。
一、设置 Pod 优先级
1. 创建 PriorityClass 对象
首先，需要创建一个 PriorityClass 对象。PriorityClass 用于定义 Pod 的优先级，数值越高优先级越高。
下面是一个示例，展示如何定义一个高优先级的 PriorityClass：
apiVersion: scheduling.k8s.io/v1
kind: PriorityClass
metadata:
name: high-priority
value: 1000
globalDefault: false
description: "This priority class is for high priority pods."
在这个配置中：
name定义了优先级类的名称。value是优先级的数值，值越高，优先级越高。globalDefault表示是否将此优先级类设置为默认优先级。description是对该优先级类的描述。
应用这个 PriorityClass 配置文件：
kubectl apply -f high-priority.yaml
2. 在 Pod 配置中使用 PriorityClass
创建一个 Pod，并在其配置中引用上面定义的 PriorityClass：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: high-priority-pod
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx
priorityClassName: high-priority
在这个示例中，我们创建了一个名为 high-priority-pod 的 Pod，并设置其 priorityClassName 为 high-priority，这意味着该 Pod 的优先级为 1000。
二、Pod 的调度策略
1. 调度器按优先级排序悬决 Pod
Kubernetes 调度器在调度 Pod 时，会按优先级对悬决（Pending）Pod 进行排序。高优先级的 Pod 会比低优先级的 Pod 更早被调度。
例如，如果有两个悬决 Pod，一个优先级为 1000，另一个优先级为 500，调度器会优先尝试调度优先级为 1000 的 Pod。
2. 触发抢占逻辑
当调度器尝试调度一个高优先级 Pod 时，如果集群中没有满足其要求的节点，调度器会触发抢占逻辑。抢占逻辑会在当前节点中驱逐一个或多个低优先级的 Pod，以腾出资源调度高优先级的 Pod。
抢占逻辑的详细过程：
- 确定高优先级 Pod 的资源需求：调度器首先会确定高优先级 Pod 需要的资源（如 CPU 和内存）。
- 检查节点资源：调度器会检查每个节点，看看是否有满足高优先级 Pod 需求的可用资源。
- 触发抢占：如果没有节点满足要求，调度器会在节点中寻找低优先级的 Pod，并将其驱逐，以腾出资源。
- 调度高优先级 Pod：在腾出资源后，调度器会将高优先级 Pod 调度到该节点上。
3. Pod 的抢占策略与 Pod 间亲和性冲突
在某些情况下，高优先级 Pod 需要抢占低优先级 Pod，但这可能与 Pod 间的亲和性策略发生冲突。下面我们来探讨这种情况及其解决方案。
亲和性冲突的详细情景：
- 高优先级 Pod 未找到合适的调度节点：假设一个高优先级的 Pod 未能找到满足其资源需求的调度节点。
- 需要抢占低优先级 Pod：调度器决定需要驱逐一个低优先级的 Pod，以腾出资源。
- 亲和性冲突：高优先级 Pod 与当前节点上的其他 Pod 具有亲和性要求。例如，高优先级 Pod 需要与某些特定的 Pod 同在一个节点上。
如果驱逐低优先级 Pod 会导致亲和性原则被破坏，那么高优先级 Pod 依然无法被调度。在这种情况下，Kubernetes 调度器不会尝试抢占节点上的任何 Pod，而是会寻找其他节点来满足调度需求。
4. 示例：高优先级 Pod 的调度和抢占
为了更好地理解调度和抢占逻辑，我们来看一个详细的示例。
步骤 1：创建一个低优先级的 PriorityClass
首先，我们创建一个低优先级的 PriorityClass：
apiVersion: scheduling.k8s.io/v1
kind: PriorityClass
metadata:
name: low-priority
value: 500
globalDefault: false
description: "This priority class is for low priority pods."
应用这个配置文件：
kubectl apply -f low-priority.yaml
步骤 2：创建一个低优先级的 Pod
接下来，创建一个低优先级的 Pod：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: low-priority-pod
spec:
containers:
- name: busybox
image: busybox
command: ["sh", "-c", "sleep 3600"]
priorityClassName: low-priority
应用这个配置文件：
kubectl apply -f low-priority-pod.yaml
步骤 3：创建一个高优先级的 Pod
然后，创建一个高优先级的 Pod：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: high-priority-pod
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx
priorityClassName: high-priority
应用这个配置文件：
kubectl apply -f high-priority-pod.yaml
5. 验证抢占行为
当高优先级 Pod high-priority-pod 被调度时，调度器会检查节点资源。如果没有足够的资源，调度器会触发抢占逻辑，将低优先级 Pod low-priority-pod 驱逐，以腾出资源。
我们可以通过以下命令查看 Pod 的状态：
kubectl get pods
kubectl describe pod high-priority-pod
kubectl describe pod low-priority-pod
这些命令可以帮助你确认抢占是否发生。
三、实际应用中的注意事项
1. 资源规划
在实际应用中，设置 Pod 优先级需要仔细规划资源。确保高优先级 Pod 有足够的资源，并且不会对低优先级 Pod 造成过多的影响。
2. 监控和告警
实施优先级和抢占策略后，需要对集群进行监控，设置告警，以便及时发现和处理资源紧张或抢占导致的问题。
3. 综合考虑调度策略
在设计调度策略时，需要综合考虑优先级、亲和性、反亲和性等多种因素。确保在资源紧张的情况下，关键任务能够优先运行，同时保证系统的整体稳定性。
4. 测试和优化
在生产环境中实施优先级和抢占策略前，建议在测试环境中进行充分的测试，优化配置，确保策略的有效性和可靠性。
四、总结
通过设置 Pod 优先级和抢占机制，Kubernetes 提供了一种灵活的调度策略，能够保证关键任务在资源紧张时优先运行。然而，在实际应用中，需要综合考虑资源规划、调度策略和系统监控等多种因素，确保系统的整体稳定性和高可用性。
设置和管理 Pod 优先级和抢占机制是 Kubernetes 集群管理中的重要部分，希望本文能对你在实际操作中有所帮助。
原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_44976692/article/details/140659322
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