K8S 资源管理和调度|青训营笔记

Siri33
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这是我参与「第四届青训营 」笔记创作活动的第26天

本次笔记重点内容

  1. Kubernetes 简介
  2. Kubernetes 资源管理
  3. Kubernetes 调度

Kubernetes

定义

容器相比于传统的虚拟化技术，更轻量，更敏捷，更易于管理，运维成本更低，而Kubernetes是一个便携、可扩展、开源的容器管理平台，容器规模巨大时对它们的编排管理做的很好。

目的：管理容器应用和服务
特性
  • 服务发现和负载均衡
  • 存储编排
  • 自动发布，回滚
  • 自愈
  • 秘钥，配置管理
  • 资源管理，应用编排调度
核心概念
  • Pod：最小最基础的应用单位

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metadata存在一些关键信息，spec是pod比较关键的配置

  • Volume（最原始的概念）/PVC/PV：底层存储，可自动创建/StorageClass
  • Deployment/Statefulset：Pod的封装
  • Node image.png
设计准则

声明式而不是命令式，也就是说只需要告诉K8S想要什么状态而不是告诉K8S一步一步如何做；控制循环，为生成用户所需状态的步骤；把简单留给用户，复杂给自己；模块化，由一个一个组件组成，组件内部也是模块化的；开放资源。

架构

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  • ETCD——控制层面
    • 持久化数据中心
    • 维护集群中所有数据的有序性和一致性
    • 事件机制同步数据变更
  • APIServer——控制层面
    • 对所有组件提供 API 接口
    • 负责 admission，鉴权等功能
    • 提供后端 ETCD 数据 cacher，起到数据缓存作用，降低 ETCD 压力，
    • 结合 ETCD，提供 List-Watch 机制
  • Controller-manager——控制层面
    • 提供一系列控制器，负责维护各种对象的生命周期 比如： Node controller， PV controller， Deployment controller， StatefulSet controller 等
  • Kubelet——节点层面
    • 基于 Pod 声明，真正开始启动容器，负责容器生命周期维护
  • Kube-proxy——节点层面
    • 网络代理，负责维护节点网络规则，接管 Pod 出入流量

Kubernetes资源管理

资源种类
  • 计算类
    • 原生： CPU，memory，等；
    • 非原生： numa，socket，等；
  • 存储类
    • 原生：
      • 临时存储： Ephemeral storage，EmptyDir 等
      • 持久化 (PV): Cinder, RBD, Cephfs, NFS, GlusterFS 等
流程

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Kubernetes调度

调度流程

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  • 过滤
    • Pre-Filter: 进行一些全局的准备工作，防止流程中多次重复计算；
    • Filter: 基于 Pod 的约束，进行 Pod -> Node 的匹配工作；
    • Post-Filter: 如果没有一个合适的节点，则进行一些抢占行为（驱逐低优任务），看是否能找到合适节点；
  • 打分
    • 基于前面的过滤节点，对合适的节点进行打分，按照分值高低进行排序；
    • 如果前面没有合适的节点，则直接调度失败；
  • 任务分配
    • Reserve: 在调度器 cache 里面缓存调度结果，为了解决异步 API 操作带来的时延问题；
    • Permit： 扩展接口，可以在这里支持一些扩展语音，比如： Gang 等；
      • 结果有三类： 失败，成功，等待
        • 失败： 直接返回调度失败结果；
        • 成功： 直接通过；
        • 等待： 则异步等待，不阻塞其他流程；
    • Pre-Bind: 任务运行前的一些准备操作，比如： 动态创建 Volume 等；
    • Bind: 把 Pod 绑定到 Node，即： 给应用分配运行节点；
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