Ubuntu Kubernetes资源调度怎么做

Ubuntu 上 Kubernetes 资源调度的落地做法

一 基础与容量规划

• 在 Ubuntu 上部署集群后，调度以 kube-scheduler 为核心，依据 Pod 的资源请求 requests 与上限 limits 进行节点选择与打分；调度流程分为 过滤（Predicate） 与 评分（Priority） 两阶段，常见过滤包括资源是否充足、节点污点容忍、亲和/反亲和规则，评分常见策略包含 LeastAllocated（默认）/MostAllocated/RequestedToCapacityRatio。节点侧需理解 Capacity（容量） 与 Allocatable（可分配） 的关系：可分配资源要扣除系统守护进程与 kube 组件预留以及驱逐阈值，公式可概括为：Capacity = Allocatable + System-Reserved + Kube-Reserved + Eviction Thresholds。默认驱逐阈值常见为 内存 100Mi、临时存储 10%。建议通过 kubectl describe node 观察各节点资源与可分配量，确保为系统预留与驱逐留出安全边界。

二 Pod 资源配置与请求

• 为工作负载设置合理的 requests/limits，requests 用于调度阶段匹配节点资源，limits 用于运行时限制容器资源使用；对 GPU 等特殊资源，直接在 resources 中声明（如 nvidia.com/gpu）。示例：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: demo
spec:
  containers:
  - name: app
    image: nginx:1.25
    resources:
      requests:
        cpu: "500m"
        memory: "1Gi"
      limits:
        cpu: "1"
        memory: "2Gi"

• 健康检查（Liveness/Readiness/Startup）能提升调度有效性与稳定性，避免因应用未就绪或异常导致反复调度或流量误投。

三 常用调度策略与示例

• 节点选择器 NodeSelector：按节点标签定向调度

spec:
  nodeSelector:
    disktype: ssd

• 节点亲和性 Node Affinity：硬性要求 + 软性偏好

spec:
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: beta.kubernetes.io/arch
            operator: In
            values: [amd64]
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 1
        preference:
          matchExpressions:
          - key: disk-type
            operator: In
            values: [ssd]

• Pod 反亲和性 Pod Anti-Affinity：副本分散，提升高可用

spec:
  affinity:
    podAntiAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In
            values: [web]
        topologyKey: kubernetes.io/hostname

• 污点与容忍 Taints/Tolerations：节点隔离与专用资源

# 给节点打污点
kubectl taint nodes gpu-node-1 hardware=gpu:NoSchedule
# Pod 容忍
spec:
  tolerations:
  - key: "hardware"
    operator: "Equal"
    value: "gpu"
    effect: "NoSchedule"

• 拓扑分布约束 Topology Spread：跨域均匀分布

spec:
  topologySpreadConstraints:
  - maxSkew: 1
    topologyKey: topology.kubernetes.io/zone
    whenUnsatisfiable: DoNotSchedule
    labelSelector:
      matchLabels:
        app: my-app

• 优先级与抢占 Priority/Preemption：关键业务优先获得资源

apiVersion: scheduling.k8s.io/v1
kind: PriorityClass
metadata:
  name: high-priority
value: 1000000
globalDefault: false
---
spec:
  priorityClassName: high-priority

• 节点维护：临时屏蔽节点调度

kubectl cordon <
    node-name>
       # 不可调度
kubectl uncordon <
    node-name>
     # 恢复调度

• 直接指定节点 NodeName（绕过调度器，仅测试/排障用）

spec:
  nodeName: node-frontend-1

以上策略可组合使用，实现“定向—隔离—分布—保序”的完整调度闭环。

四 调度器配置与扩展

• 调度器采用可插拔的 调度框架（Scheduling Framework），可按需启用/禁用插件并定制评分策略。例如将 NodeResourcesFit 的评分策略由 LeastAllocated 调整为 MostAllocated（更偏向装箱、减少节点数），或在多配置文件（profiles）中为不同工作负载启用不同插件组合。
• 多调度器与调度命名：为特定负载指定 schedulerName 使用自定义或备用调度器；也可通过 KubeSchedulerConfiguration 配置多 profile、队列排序、抢占、绑定超时等参数，满足复杂场景的差异化调度需求。

五 运维与排障要点

• 节点资源与可分配核对

kubectl describe node <
    node>
     | egrep 'Capacity|Allocatable'

• 定位 Pending 原因

kubectl describe pod <
    pod>
     | grep -A 10 Events
kubectl get events --sort-by=.metadata.creationTimestamp

• 快速隔离异常节点

kubectl cordon <
    node>
        # 先屏蔽，避免新 Pod 进入
# 排查/维护完成后
kubectl uncordon <
    node>
    

• 专用资源与维护窗口：对 GPU/高性能盘 等节点使用 污点 与 容忍 做硬隔离；节点维护前使用 NoExecute 污点实现“排空”后再操作，避免业务受损。

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