K8s Pod调度基础-CFANZ编程社区

Pod：Kubernetes中最基本的可部署对象，代表集群中的一个应用实例。一个Pod可以包含一个或多个容器，这些容器共享存储、网络资源，且被设计为紧密协作。Pod是Kubernetes调度的最小单元。

节点（Node）：Kubernetes集群中的工作机器，可以是物理机或虚拟机。节点负责运行Pod，并提供计算资源（如CPU和内存）和网络资源。

调度器（Scheduler）：Kubernetes的组件之一，负责根据调度策略将新创建的Pod分配到集群中的某个节点上运行。

Pod调度的过程主要分为两个阶段：筛选和打分。

筛选阶段：调度器检查所有的节点，以确定哪些节点具备运行该Pod所需的资源（如CPU、内存）和其他要求（如节点选择器标签）。只有满足Pod资源需求和其他约束条件的节点才会进入下一阶段。
打分阶段：对于通过筛选的节点，调度器会根据一系列标准（如节点亲和性、资源利用率等）为每个节点评分。最后，调度器会选择得分最高的节点来运行Pod。如果存在多个得分最高的节点，调度器会随机选择一个。

Kubernetes提供了多种调度策略，以满足不同的应用场景和需求。以下是一些常见的调度策略：

资源需求与限制：Pod规格中可以指定所需的最小资源（如CPU和内存）。只有满足这些要求的节点才会被考虑作为Pod的运行地点。
节点选择器（Node Selector）：允许Pod指定应该在具有特定标签的节点上运行。通过在Pod规格中指定nodeSelector，可以限制Pod的调度范围。
节点亲和性（Node Affinity）：是节点选择器的扩展，提供了更丰富的表达式，允许指定更复杂的规则集合。节点亲和性可以是硬性的（必须满足）或软性的（尽量满足）。
污点（Taints）与容忍（Tolerations）：节点可以设置污点以阻止某些Pod在其上运行，除非这些Pod具有匹配的容忍设置。污点和容忍是Kubernetes中一对强大的功能，用于确保Pod只在适当的节点上运行。
Pod亲和性与反亲和性：允许Pod指定它们倾向或避免与特定的其他Pod共同调度。这有助于优化Pod的布局，提高应用的性能和可靠性。

除了上述基本的调度策略外，Kubernetes还提供了一些高级功能以支持更复杂的调度需求：

自定义调度策略：可以通过编写自定义调度器来实现更复杂的调度逻辑。自定义调度器可以与默认的kube-scheduler共存，为特定的Pod或应用提供定制化的调度方案。
优先级和抢占：Pod可以设置优先级，较高优先级的Pod可以抢占较低优先级Pod的位置。这对于确保关键任务始终有足够资源非常重要。
多调度器：Kubernetes支持在集群中部署多个调度器，每个调度器可以负责调度不同类型的Pod。这提高了调度的灵活性和可扩展性。
Replication Controller 和 ReplicaSet：

Replication Controller（复制控制器，RC）：确保 Pod 副本数达到期望值，自动替换失败、删除或终止的 Pod，类似于进程管理程序，但监视的是多个节点上的多个 Pod。使用示例包括编辑和创建 ReplicationController 文件、删除 Pod 并查看状态以及删除 ReplicationController。
ReplicaSet（复制集，RS）：是下一代 Replication Controller，支持基于集合的标签选择器，主要用于 Deployment 协调创建、删除和更新 Pod，一般建议使用 Deployment 来自动管理 ReplicaSet，除非自定义的 Pod 不需要更新或有其他编排等。定义 ReplicaSet 的实例包括编辑和创建 RS 文件以及删除 RS。
标签与标签选择器：标签是用来标识 K8S 对象的一组附加在其上的键值对，通过标签可以方便地筛选或排除一组对象。标签选择器可以用来选择一组对象，APIServer 支持基于等式的标签选择器与基于集合的标签选器。

定义：无状态服务对单次请求的处理不依赖其他请求，多个服务实例对于同一个用户请求的响应结果是完全一致的，多服务实例之间没有依赖关系，在 k8s 控制器中动态启停无状态服务的 pod 不会对其它的 pod 产生影响。Deployment 被设计用来管理无状态服务的 pod，每个 pod 完全一致。
创建 Deployment：编写 Deployment 文件，使用 kubectl create 创建此 Deployment，查看 Deployment 的状态，使用 rollout 查看整个 Deployment 的创建过程状态，查看这个 Deployment 对应的 RS，查看此 Deployment 创建的 pod。
更新 Deployment：对 Deployment 文件的配置文件或者镜像版本进行更新后，Deployment 会创建新的 RepliccaSet，之后会对管理的 Pod 进行滚动升级，包括更新 pod 的 image、查看更新过程、查看此时的 RS 以及通过 describe 查看 deployment 的详细信息。
回滚 deployment：当更新的版本不稳定或者配置不合理时，可以对其进行回滚操作，包括多更新几次 deployment、查看更新历史、查看某次更新的详情、回滚到指定版本以及回滚到上次版本。
扩容 deployment：调整 pod 的副本数并查看。
暂停和恢复 deployment 更新：可以暂停更新，然后对 deployment 进行相关的操作，最后统一开始更新。
删除 Deployment：使用 kubectl delete 删除。

定义：StatefulSet 常用于部署有状态的且需要有序启动的应用程序，为每个 Pod 维护了一个标识，Pod 是根据相同规范创建的，但不可互换，每个 pod 都有一个持久的标识符，在重新调度时也会被保留。有状态服务需要在本地存储持久化数据，实例之间请求结果可能存在不一致，分布式节点实例之间有依赖的拓扑关系，如果 K8S 停止分布式集群中任一实例 pod，就可能会导致数据丢失或者集群的 crash。
编写 statefulSet 资源文件：定义一个 statefulSet 资源文件，包括一个服务和一个 StatefulSet，创建 statefulSet，查看 statefilset 状态和群集状态。
statefulset 扩容：将副本数修改为 3 并查看。
缩容：通过动态监听和修改副本数进行缩容，并查看最终结果。
非级联删除 statefulset：采用非级联删除时，StatefulSet 的 Pod 不会被删除，需要手动删除对应的持久卷声明。
级联删除 statefulset：级联删除时，StatefulSet 和它的 Pod 都会被删除。

定义：DaemonSet 确保全部（或符合条件）的节点上运行一个 Pod 副本，当有新的节点加入集群时，也会为他们新增一个 Pod，当节点从集群中移除时，这些 Pod 会被回收，删除 DaemonSet 将会删除它创建的所有的 Pod。
定义一个 DaemonSet：包括 apiVersion、kind、metadata 和 spec 等部分。
创建 DaemonSet：创建命名空间并创建 DaemonSet。
查看 DaemonSet：使用 kubectl get ds 查看。
查看 pod 所在的节点：使用 kubectl get pod 查看。
删除 DaemonSet：使用 kubectl delete ds 删除。

定义：Cronjob 用于以时间为基准的周期性地执行任务，和 Linux 系统上的 CronJob 一样。
创建 CronJob：编辑 Cronjob 文件，创建 Cronjob，查看 Cronjob 以及生成的 pod 和 pod 的执行日志，最后删除 Cronjob。