Kubernetes调度器源码解析：提高应用程序在集群中的调度效率

Kubernetes是一个流行的容器编排系统，它可以帮助用户在集群中部署和管理应用程序。Kubernetes提供了多种调度策略，使得应用程序可以被调度到最合适的节点上运行。在这篇文章中，我们将深入探讨Kubernetes调度器的源码，并介绍如何提高应用程序在集群中的调度效率。

Kubernetes调度器的架构

Kubernetes调度器由三个主要组件组成：调度器、调度算法、和绑定器。调度器负责创建调度循环，从未绑定节点列表中选择合适的节点，并将任务分配给该节点上的Pod。调度算法是一个手动配置的插件，它定义了如何评估每个节点的可用性以及如何选择最佳节点。绑定器将Pod绑定到所选节点上。

调度器的主要流程

调度器的主要流程是：获取所有未绑定的Pod列表，对于每个Pod，根据调度算法选择最佳节点，然后将该Pod绑定到所选择的节点上。

从代码角度来看，Kubernetes调度器的主要逻辑在kube-scheduler/cmd/scheduler/main.go和kube-scheduler/pkg/scheduler/scheduler.go中实现。kube-scheduler/cmd/scheduler/main.go负责创建命令行工具和启动线程，而kube-scheduler/pkg/scheduler/scheduler.go则实现了具体的调度逻辑。

Kubernetes调度策略

Kubernetes提供了多种调度策略，以便根据需要选择最适合的策略。以下是一些常见的调度策略：

1. 最近使用的优先级：该策略将优先将Pod调度到最近使用的节点上。

2. 负载平衡策略：该策略将节点的负载均衡作为主要指标，将Pod调度到最负载较低的节点上。

3. 可用性优先级策略：该策略将可用性作为主要指标，将Pod调度到最可用的节点上。

4. 亲和性策略：该策略基于节点上存在的其他Pod和标签选择最佳节点。

Kubernetes调度器源码解析

我们将从kube-scheduler/pkg/scheduler/scheduler.go入手，对Kubernetes调度器的源代码进行分析。

Scheduler.go

Scheduler.go包含了Kubernetes调度器的主要代码。下面是Scheduler.go的主要函数解析：

func (s *Scheduler) Schedule(ctx context.Context, state *CycleState, pod *v1.Pod, nodeName string) (selectedNode *v1.Node, err error)

该函数是Kubernetes调度器的核心函数，它提供了最佳节点的选择和Pod的绑定。此函数将调用bind函数执行Pod的绑定，并返回所选节点的名称。请注意，如果未指定nodeName，该函数将调用Scheduling算法来选择最佳节点。

func (s *Scheduler) ScheduleOne(ctx context.Context, pod *v1.Pod, nodeName string) (selectedNode *v1.Node, err error)

该函数是Schedule函数的实际实现。此函数将调用EvaluatePredicates函数和EvaluatePriority函数来计算节点的评估值，并返回最佳节点的名称。请注意，如果未指定nodeName，该函数将调用Scheduling算法来选择最佳节点。

func (s *Scheduler) ScheduleOneWithBinder(ctx context.Context, pod *v1.Pod, podEligibleNodes []*v1.Node, lastAttemptedNodeName string, predicates PredicateFuncs, priorities PriorityConfig) (selectedNode *v1.Node, err error)

该函数是ScheduleOne函数的实际实现。此函数将调用Allocate函数来计算每个节点的评估值，并返回最佳节点的名称。然后，此函数将调用bind函数将Pod绑定到所选节点上。

func (s *Scheduler) FindPodBinding(ctx context.Context, pod *v1.Pod, podNodes []*v1.Node, options *FitPredicateOptions) (nodeName string, err error)

该函数将调用EvaluatePredicates函数为每个节点计算评估值，并返回最佳节点的名称。请注意，此函数不会执行绑定操作，只会返回最佳节点的名称。

Scheduler.go中的其它函数

除了上述函数之外，Scheduler.go还包括以下其他函数：

1. Allocate函数：用于计算每个节点的评估值。

2. EvaluatePredicates函数：用于计算每个节点的可用性和亲和性。

3. EvaluatePriority函数：用于计算每个节点的优先级。

4. SortByPriority函数：用于根据优先级对节点进行排序。

5. FindNodesThatFit函数：用于查找满足Pod的要求的节点。

6. LeastRequestedPriority函数：用于检查节点上的负载情况。

7. NormalizeScore函数：用于将评估值转换为分数。

Kubernetes调度器的实现原理

Kubernetes调度器的实现原理非常简单。调度器会通过计算每个节点的评估值，选择最佳的节点。要计算节点的评估值，调度器会执行一些预定义的计算，包括负载均衡、最近使用等。然后，调度器会将Pod绑定到所选择的节点上，以确保Pod的顺利运行。

结论

在这篇文章中，我们介绍了Kubernetes调度器的架构、调度策略和实现原理。掌握这些知识后，可以帮助我们更好地理解Kubernetes调度器，提高应用程序在集群中的调度效率。如果您想深入了解Kubernetes调度器的实现原理，可以参考Kubernetes官方文档或查看源代码。