k8s调度策略之优先级和抢占，驱逐详解
# k8s调度策略之优先级和抢占，驱逐详解
# 1. 调度
调度是指将pod分配到合适的节点上，Kube-scheduler通过watch机制监听kube-apiserver，查询已经新建但还未调度的pod，根据调度策略将pod调度至集群内最合适的node.
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# 1.1. 调度流程
用户提交创建pod的请求
api-server 处理用户请求，存储用户数据到ETCD
kube-schedule中的informer组件监听api-server,筛选出space.nodeName=''的pod列表，循环遍历的为每个pod尝试分配节点， kube-scheduler 给一个 Pod 做调度选择时包含两个步骤：
第一阶段
预选阶段，过滤节点，调度器通过Predicate算法过滤掉不满足条件的节点主要的预选算法包括资源相关算法PodFitsResources作用：检查节点是否有足够的资源（CPU、内存、GPU 等）满足 Pod 的 requests。
规则： 节点剩余资源 ≥ Pod 的 requests（需考虑已调度 Pod 的资源占用）。 如果 Pod 未指定 requests，默认按 limits 的 100% 计算（可能导致资源不足）。
CheckNodeMemoryPressure / CheckNodeDiskPressure / CheckNodePIDPressure作用：检查节点是否处于资源压力状态。 内存压力：节点剩余内存不足。 磁盘压力：节点磁盘空间或 inode 不足。 PID 压力：节点进程 ID 不足。
规则：若节点存在压力，则跳过该节点（除非 Pod 容忍 memoryPressure、diskPressure 等污点）。
选择器与标签算法MatchNodeSelector作用：检查节点是否匹配 Pod 的 nodeSelector 或 nodeAffinity 硬性规则。
规则： nodeSelector：节点必须包含所有指定标签。 nodeAffinity（requiredDuringScheduling）：必须满足所有硬性匹配条件。
PodFitsHostPorts 作用：检查节点上是否有 Pod 声明的 hostPort 已被占用。
规则：若节点上已有 Pod 占用了相同的 hostPort，则排除该节点。
存储相关算法VolumeZonePredicate 作用：检查持久卷（PV）的可用区是否与节点匹配。
规则：若 Pod 使用特定可用区的 PV（如 topology.kubernetes.io/zone），则节点必须位于同一可用区。
VolumeBindingPredicate 作用：检查节点是否能绑定 Pod 所需的 PVC（Persistent Volume Claim）。
规则：若 PVC 是 WaitForFirstConsumer 模式，调度器会延迟绑定，直到选择节点。 节点必须满足 PVC 的存储类（StorageClass）、容量等要求。
亲和性/反亲和性算法InterPodAffinity作用：检查 Pod 的亲和性/反亲和性硬性规则（requiredDuringScheduling）。规则：Pod 亲和性：必须与指定 Pod 在同一个拓扑域（如节点、可用区）。 Pod 反亲和性：必须避免与指定 Pod 在同一个拓扑域。
污点与容忍算法作用：检查 Pod 是否容忍节点的污点（Taints）。 规则：若节点有污点且 Pod 未声明对应的容忍（Toleration），则排除该节点。 污点效果（Effect）为 NoSchedule 时，必须严格匹配容忍。
Predicate算法（预选算法）执行流程:
并行过滤：调度器并行执行所有 Predicate 算法，快速缩小候选节点范围。顺序无关性：各算法之间无依赖关系，最终结果取逻辑“与”（所有条件均需满足）。短路优化：若某算法过滤后无剩余节点，直接终止流程，Pod 进入 Pending 状态。
第二阶段
优选阶段（priorities）：为上一阶段选出来的node进行打分，选出得分最高的主要的优选阶段算法包括资源均衡类的LeastRequestedPriority 最低请求优先算法
规则：选择（CPU 和 Memory）request最低的的宿主机
BalancedResourceAllocation 资源均衡分配
规则：优先选择 CPU 和内存利用率接近 的节点，避免单一资源过载
亲和性权重类算法NodeAffinityPriority（节点亲和性权重）
作用：为符合 nodeAffinity 软性规则（preferredDuringScheduling）的节点加分。
规则：根据 preference 中的 weight 值增加分数。
InterPodAffinityPriority（Pod 亲和性/反亲和性权重）
作用：根据 Pod 亲和性/反亲和性的软性规则（preferredDuringScheduling）调整分数。 规则：
Pod 亲和性：与目标 Pod 处于同一拓扑域的节点加分。 Pod 反亲和性：与目标 Pod 处于同一拓扑域的节点减分。
TaintTolerationPriority（污点容忍优先）
作用：为容忍更多污点的节点加分（需结合 PodToleratesNodeTaints Predicate 使用）。
规则：优先选择容忍度高的节点（如专用节点池）
NodeAffinityPriority、TaintTolerationPriority 和 InterPodAffinityPriority 这三种 Priority，一个 Node 满足上述规则的字段数目越多，它的得分就会越高
其他算法
ImageLocalityPriority（镜像本地性优先）
作用：优先选择已存在 Pod 所需镜像的节点，减少镜像拉取时间。
VolumeZonePredicate（存储卷可用区匹配）
作用：优先选择与持久卷（PV）处于同一可用区（Zone）的节点。
规则：减少跨可用区访问存储的延迟。
第三阶段
binding阶段（选定阶段）：选择得分最高的Node节点和pod进行binding操作，将结果存储在etcd中，选择出来的node节点对应的kubelet会去执行创建pod的相关操作。 :::
# 3. 优先级机制/抢占机制（Priority）
# 3.1 概念：
作用于调度阶段，当资源不足时，决定哪些pod被优先调度或者抢占的机制。高优先级的pod被调度失败后，可以驱逐低优先级pod的方式抢占低优先级pod的资源完成调度。
# 3.2 如何使用优先级和抢占机制
- 新建一个PriorityClass对象，设置优先级数值
- 在Pod的spec的priorityClassName引用PriorityClas
- 当高优先级Pod无法调度时，调度器尝试驱逐低优先级Pod以释放资源
# 4. Qos服务质量等级机制（驱逐机制）
# 4.1 概念:
QoS 等级作用于运行阶段，是 Kubernetes 在 运行时（节点资源不足时） 决定哪些 Pod 会被优先驱逐的机制。
它根据 Pod 的资源请求（Requests）和限制（Limits）的配置，将 Pod 分为三个等级：
Guaranteed（最高）：
- 所有容器的 CPU/Memory 均设置
requestslimits`。 - 最后被驱逐。
- 所有容器的 CPU/Memory 均设置
Burstable（中等）：
- 至少一个容器设置了
requests，但未满足requestslimits`。 - 驱逐优先级低于 BestEffort。
- 至少一个容器设置了
BestEffort（最低）：
- 所有容器均未设置
requests和limits。 - 最先被驱逐。
- 所有容器均未设置
# 5. 优先级和服务质量等级两者的关系
两者的核心区别
| 特性 | QoS 等级 | 优先级/抢占机制 |
|---|---|---|
| 作用阶段 | 运行时（节点资源不足时） | 调度阶段 |
| 目标 | 决定哪些 Pod 被优先驱逐 | 决定哪些 Pod 被优先调度或抢占 |
| 依赖配置 | 资源 requests/limits | PriorityClass |
| 触发条件 | 节点资源压力（如 OOM） | 调度器发现资源不足 |
尽管两者独立，但在实际场景中会共同影响 Pod 的生命周期：
# 场景 1：调度阶段的抢占
优先级决定抢占顺序：
- 高优先级 Pod 触发抢占时，只会驱逐 优先级更低 的 Pod。
- 与 QoS 等级无关：即使被抢占的 Pod 是
Guaranteed，只要其优先级更低，仍然会被驱逐。
QoS 影响抢占后的稳定性：
- 如果高优先级 Pod 的 QoS 为
BestEffort，虽然它被成功调度，但在节点资源不足时可能被优先驱逐。
- 如果高优先级 Pod 的 QoS 为
# 场景 2：运行时的驱逐
QoS 决定驱逐顺序：
- 当节点资源不足（如内存压力）时，
BestEffortPod 会被优先驱逐，无论其优先级如何。 - 优先级不直接影响运行时驱逐：即使一个
BestEffortPod 优先级很高，它仍可能被驱逐。
- 当节点资源不足（如内存压力）时，
