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Pod 優(yōu)先級(jí)和搶占
FEATURE STATE: Kubernetes v1.14 [stable]
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Pod 可以有 優(yōu)先級(jí)。 優(yōu)先級(jí)表示一個(gè) Pod 相對(duì)于其他 Pod 的重要性。 如果一個(gè) Pod 無(wú)法被調(diào)度，調(diào)度程序會(huì)嘗試搶占（驅(qū)逐）較低優(yōu)先級(jí)的 Pod， 以使懸決 Pod 可以被調(diào)度。
Warning:
在一個(gè)并非所有用戶都是可信的集群中，惡意用戶可能以最高優(yōu)先級(jí)創(chuàng)建 Pod， 導(dǎo)致其他 Pod 被驅(qū)逐或者無(wú)法被調(diào)度。 管理員可以使用 ResourceQuota 來(lái)阻止用戶創(chuàng)建高優(yōu)先級(jí)的 Pod。
如何使用優(yōu)先級(jí)和搶占
要使用優(yōu)先級(jí)和搶占：
- 新增一個(gè)或多個(gè) PriorityClass。
- 創(chuàng)建 Pod，并將其 ?
priorityClassName?設(shè)置為新增的 PriorityClass。 當(dāng)然你不需要直接創(chuàng)建 Pod；通常，你將會(huì)添加 ?priorityClassName?到集合對(duì)象（如 Deployment） 的 Pod 模板中。
Note:
Kubernetes 已經(jīng)提供了 2 個(gè) PriorityClass： ?
system-cluster-critical? 和 ?
system-node-critical?。 這些是常見(jiàn)的類，用于確保始終優(yōu)先調(diào)度關(guān)鍵組件。
PriorityClass
PriorityClass 是一個(gè)無(wú)名稱空間對(duì)象，它定義了從優(yōu)先級(jí)類名稱到優(yōu)先級(jí)整數(shù)值的映射。 名稱在 PriorityClass 對(duì)象元數(shù)據(jù)的 ?name ?字段中指定。 值在必填的 ?value ?字段中指定。值越大，優(yōu)先級(jí)越高。 PriorityClass 對(duì)象的名稱必須是有效的 DNS 子域名， 并且它不能以 ?system-? 為前綴。
PriorityClass 對(duì)象可以設(shè)置任何小于或等于 10 億的 32 位整數(shù)值。 較大的數(shù)字是為通常不應(yīng)被搶占或驅(qū)逐的關(guān)鍵的系統(tǒng) Pod 所保留的。 集群管理員應(yīng)該為這類映射分別創(chuàng)建獨(dú)立的 PriorityClass 對(duì)象。
PriorityClass 還有兩個(gè)可選字段：?globalDefault ?和 ?description?。 ?globalDefault ?字段表示這個(gè) PriorityClass 的值應(yīng)該用于沒(méi)有 ?priorityClassName ?的 Pod。 系統(tǒng)中只能存在一個(gè) ?globalDefault ?設(shè)置為 true 的 PriorityClass。 如果不存在設(shè)置了 ?globalDefault ?的 PriorityClass， 則沒(méi)有 ?priorityClassName ?的 Pod 的優(yōu)先級(jí)為零。
?description ?字段是一個(gè)任意字符串。 它用來(lái)告訴集群用戶何時(shí)應(yīng)該使用此 PriorityClass。
關(guān)于 PodPriority 和現(xiàn)有集群的注意事項(xiàng)
- 如果你升級(jí)一個(gè)已經(jīng)存在的但尚未使用此特性的集群，該集群中已經(jīng)存在的 Pod 的優(yōu)先級(jí)等效于零。
- 添加一個(gè)將 ?
globalDefault?設(shè)置為 ?true?的 PriorityClass 不會(huì)改變現(xiàn)有 Pod 的優(yōu)先級(jí)。 此類 PriorityClass 的值僅用于添加 PriorityClass 后創(chuàng)建的 Pod。 - 如果你刪除了某個(gè) PriorityClass 對(duì)象，則使用被刪除的 PriorityClass 名稱的現(xiàn)有 Pod 保持不變， 但是你不能再創(chuàng)建使用已刪除的 PriorityClass 名稱的 Pod。
PriorityClass 示例
apiVersion: scheduling.K8S.io/v1
kind: PriorityClass
metadata:
name: high-priority
value: 1000000
globalDefault: false
description: "此優(yōu)先級(jí)類應(yīng)僅用于 XYZ 服務(wù) Pod。"非搶占式 PriorityClass
FEATURE STATE: Kubernetes v1.24 [stable]
配置了 ?preemptionPolicy: Never? 的 Pod 將被放置在調(diào)度隊(duì)列中較低優(yōu)先級(jí) Pod 之前， 但它們不能搶占其他 Pod。等待調(diào)度的非搶占式 Pod 將留在調(diào)度隊(duì)列中，直到有足夠的可用資源， 它才可以被調(diào)度。非搶占式 Pod，像其他 Pod 一樣，受調(diào)度程序回退的影響。 這意味著如果調(diào)度程序嘗試這些 Pod 并且無(wú)法調(diào)度它們，它們將以更低的頻率被重試， 從而允許其他優(yōu)先級(jí)較低的 Pod 排在它們之前。
非搶占式 Pod 仍可能被其他高優(yōu)先級(jí) Pod 搶占。
?preemptionPolicy ?默認(rèn)為 ?PreemptLowerPriority?， 這將允許該 PriorityClass 的 Pod 搶占較低優(yōu)先級(jí)的 Pod（現(xiàn)有默認(rèn)行為也是如此）。 如果 ?preemptionPolicy ?設(shè)置為 ?Never?，則該 PriorityClass 中的 Pod 將是非搶占式的。
數(shù)據(jù)科學(xué)工作負(fù)載是一個(gè)示例用例。用戶可以提交他們希望優(yōu)先于其他工作負(fù)載的作業(yè)， 但不希望因?yàn)閾屨歼\(yùn)行中的 Pod 而導(dǎo)致現(xiàn)有工作被丟棄。 設(shè)置為 ?preemptionPolicy: Never? 的高優(yōu)先級(jí)作業(yè)將在其他排隊(duì)的 Pod 之前被調(diào)度， 只要足夠的集群資源“自然地”變得可用。
非搶占式 PriorityClass 示例
apiVersion: scheduling.k8s.io/v1
kind: PriorityClass
metadata:
name: high-priority-nonpreempting
value: 1000000
preemptionPolicy: Never
globalDefault: false
description: "This priority class will not cause other pods to be preempted."Pod 優(yōu)先級(jí)
在你擁有一個(gè)或多個(gè) PriorityClass 對(duì)象之后， 你可以創(chuàng)建在其規(guī)約中指定這些 PriorityClass 名稱之一的 Pod。 優(yōu)先級(jí)準(zhǔn)入控制器使用 ?priorityClassName ?字段并填充優(yōu)先級(jí)的整數(shù)值。 如果未找到所指定的優(yōu)先級(jí)類，則拒絕 Pod。
以下 YAML 是 Pod 配置的示例，它使用在前面的示例中創(chuàng)建的 PriorityClass。 優(yōu)先級(jí)準(zhǔn)入控制器檢查 Pod 規(guī)約并將其優(yōu)先級(jí)解析為 1000000。
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: nginx
labels:
env: test
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx
imagePullPolicy: IfNotPresent
priorityClassName: high-priorityPod 優(yōu)先級(jí)對(duì)調(diào)度順序的影響
當(dāng)啟用 Pod 優(yōu)先級(jí)時(shí)，調(diào)度程序會(huì)按優(yōu)先級(jí)對(duì)懸決 Pod 進(jìn)行排序， 并且每個(gè)懸決的 Pod 會(huì)被放置在調(diào)度隊(duì)列中其他優(yōu)先級(jí)較低的懸決 Pod 之前。 因此，如果滿足調(diào)度要求，較高優(yōu)先級(jí)的 Pod 可能會(huì)比具有較低優(yōu)先級(jí)的 Pod 更早調(diào)度。 如果無(wú)法調(diào)度此類 Pod，調(diào)度程序?qū)⒗^續(xù)并嘗試調(diào)度其他較低優(yōu)先級(jí)的 Pod。
搶占
Pod 被創(chuàng)建后會(huì)進(jìn)入隊(duì)列等待調(diào)度。 調(diào)度器從隊(duì)列中挑選一個(gè) Pod 并嘗試將它調(diào)度到某個(gè)節(jié)點(diǎn)上。 如果沒(méi)有找到滿足 Pod 的所指定的所有要求的節(jié)點(diǎn)，則觸發(fā)對(duì)懸決 Pod 的搶占邏輯。 讓我們將懸決 Pod 稱為 P。搶占邏輯試圖找到一個(gè)節(jié)點(diǎn)， 在該節(jié)點(diǎn)中刪除一個(gè)或多個(gè)優(yōu)先級(jí)低于 P 的 Pod，則可以將 P 調(diào)度到該節(jié)點(diǎn)上。 如果找到這樣的節(jié)點(diǎn)，一個(gè)或多個(gè)優(yōu)先級(jí)較低的 Pod 會(huì)被從節(jié)點(diǎn)中驅(qū)逐。 被驅(qū)逐的 Pod 消失后，P 可以被調(diào)度到該節(jié)點(diǎn)上。
用戶暴露的信息
當(dāng) Pod P 搶占節(jié)點(diǎn) N 上的一個(gè)或多個(gè) Pod 時(shí)， Pod P 狀態(tài)的 ?nominatedNodeName ?字段被設(shè)置為節(jié)點(diǎn) N 的名稱。 該字段幫助調(diào)度程序跟蹤為 Pod P 保留的資源，并為用戶提供有關(guān)其集群中搶占的信息。
請(qǐng)注意，Pod P 不一定會(huì)調(diào)度到“被提名的節(jié)點(diǎn)（Nominated Node）”。 調(diào)度程序總是在迭代任何其他節(jié)點(diǎn)之前嘗試“指定節(jié)點(diǎn)”。 在 Pod 因搶占而犧牲時(shí)，它們將獲得體面終止期。 如果調(diào)度程序正在等待犧牲者 Pod 終止時(shí)另一個(gè)節(jié)點(diǎn)變得可用， 則調(diào)度程序可以使用另一個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)調(diào)度 Pod P。 因此，Pod 規(guī)約中的 ?nominatedNodeName ?和 ?nodeName ?并不總是相同。 此外，如果調(diào)度程序搶占節(jié)點(diǎn) N 上的 Pod，但隨后比 Pod P 更高優(yōu)先級(jí)的 Pod 到達(dá)， 則調(diào)度程序可能會(huì)將節(jié)點(diǎn) N 分配給新的更高優(yōu)先級(jí)的 Pod。 在這種情況下，調(diào)度程序會(huì)清除 Pod P 的 ?nominatedNodeName?。 通過(guò)這樣做，調(diào)度程序使 Pod P 有資格搶占另一個(gè)節(jié)點(diǎn)上的 Pod。
搶占的限制
被搶占犧牲者的體面終止
當(dāng) Pod 被搶占時(shí)，犧牲者會(huì)得到他們的 體面終止期。 它們可以在體面終止期內(nèi)完成工作并退出。如果它們不這樣做就會(huì)被殺死。 這個(gè)體面終止期在調(diào)度程序搶占 Pod 的時(shí)間點(diǎn)和待處理的 Pod (P) 可以在節(jié)點(diǎn) (N) 上調(diào)度的時(shí)間點(diǎn)之間劃分出了一個(gè)時(shí)間跨度。 同時(shí)，調(diào)度器會(huì)繼續(xù)調(diào)度其他待處理的 Pod。當(dāng)犧牲者退出或被終止時(shí)， 調(diào)度程序會(huì)嘗試在待處理隊(duì)列中調(diào)度 Pod。 因此，調(diào)度器搶占犧牲者的時(shí)間點(diǎn)與 Pod P 被調(diào)度的時(shí)間點(diǎn)之間通常存在時(shí)間間隔。 為了最小化這個(gè)差距，可以將低優(yōu)先級(jí) Pod 的體面終止時(shí)間設(shè)置為零或一個(gè)小數(shù)字。
支持 PodDisruptionBudget，但不保證
PodDisruptionBudget (PDB) 允許多副本應(yīng)用程序的所有者限制因自愿性質(zhì)的干擾而同時(shí)終止的 Pod 數(shù)量。 Kubernetes 在搶占 Pod 時(shí)支持 PDB，但對(duì) PDB 的支持是基于盡力而為原則的。 調(diào)度器會(huì)嘗試尋找不會(huì)因被搶占而違反 PDB 的犧牲者，但如果沒(méi)有找到這樣的犧牲者， 搶占仍然會(huì)發(fā)生，并且即使違反了 PDB 約束也會(huì)刪除優(yōu)先級(jí)較低的 Pod。
與低優(yōu)先級(jí) Pod 之間的 Pod 間親和性
只有當(dāng)這個(gè)問(wèn)題的答案是肯定的時(shí)，才考慮在一個(gè)節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行搶占操作： “如果從此節(jié)點(diǎn)上刪除優(yōu)先級(jí)低于懸決 Pod 的所有 Pod，懸決 Pod 是否可以在該節(jié)點(diǎn)上調(diào)度？”
Note: 搶占并不一定會(huì)刪除所有較低優(yōu)先級(jí)的 Pod。 如果懸決 Pod 可以通過(guò)刪除少于所有較低優(yōu)先級(jí)的 Pod 來(lái)調(diào)度， 那么只有一部分較低優(yōu)先級(jí)的 Pod 會(huì)被刪除。 即便如此，上述問(wèn)題的答案必須是肯定的。 如果答案是否定的，則不考慮在該節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行搶占。
如果懸決 Pod 與節(jié)點(diǎn)上的一個(gè)或多個(gè)較低優(yōu)先級(jí) Pod 具有 Pod 間親和性， 則在沒(méi)有這些較低優(yōu)先級(jí) Pod 的情況下，無(wú)法滿足 Pod 間親和性規(guī)則。 在這種情況下，調(diào)度程序不會(huì)搶占節(jié)點(diǎn)上的任何 Pod。 相反，它尋找另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。調(diào)度程序可能會(huì)找到合適的節(jié)點(diǎn)， 也可能不會(huì)。無(wú)法保證懸決 Pod 可以被調(diào)度。
我們針對(duì)此問(wèn)題推薦的解決方案是僅針對(duì)同等或更高優(yōu)先級(jí)的 Pod 設(shè)置 Pod 間親和性。
跨節(jié)點(diǎn)搶占
假設(shè)正在考慮在一個(gè)節(jié)點(diǎn) N 上執(zhí)行搶占，以便可以在 N 上調(diào)度待處理的 Pod P。 只有當(dāng)另一個(gè)節(jié)點(diǎn)上的 Pod 被搶占時(shí)，P 才可能在 N 上變得可行。 下面是一個(gè)例子：
- 正在考慮將 Pod P 調(diào)度到節(jié)點(diǎn) N 上。
- Pod Q 正在與節(jié)點(diǎn) N 位于同一區(qū)域的另一個(gè)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行。
- Pod P 與 Pod Q 具有 Zone 維度的反親和（?
topologyKey:topology.kubernetes.io/zone?）。 - Pod P 與 Zone 中的其他 Pod 之間沒(méi)有其他反親和性設(shè)置。
- 為了在節(jié)點(diǎn) N 上調(diào)度 Pod P，可以搶占 Pod Q，但調(diào)度器不會(huì)進(jìn)行跨節(jié)點(diǎn)搶占。 因此，Pod P 將被視為在節(jié)點(diǎn) N 上不可調(diào)度。
如果將 Pod Q 從所在節(jié)點(diǎn)中移除，則不會(huì)違反 Pod 間反親和性約束， 并且 Pod P 可能會(huì)被調(diào)度到節(jié)點(diǎn) N 上。
如果有足夠的需求，并且如果我們找到性能合理的算法， 我們可能會(huì)考慮在未來(lái)版本中添加跨節(jié)點(diǎn)搶占。
故障排除
Pod 優(yōu)先級(jí)和搶占可能會(huì)產(chǎn)生不必要的副作用。以下是一些潛在問(wèn)題的示例以及處理這些問(wèn)題的方法。
Pod 被不必要地?fù)屨?
搶占在資源壓??力較大時(shí)從集群中刪除現(xiàn)有 Pod，為更高優(yōu)先級(jí)的懸決 Pod 騰出空間。 如果你錯(cuò)誤地為某些 Pod 設(shè)置了高優(yōu)先級(jí)，這些無(wú)意的高優(yōu)先級(jí) Pod 可能會(huì)導(dǎo)致集群中出現(xiàn)搶占行為。 Pod 優(yōu)先級(jí)是通過(guò)設(shè)置 Pod 規(guī)約中的 ?priorityClassName ?字段來(lái)指定的。 優(yōu)先級(jí)的整數(shù)值然后被解析并填充到 ?podSpec ?的 ?priority ?字段。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，你可以將這些 Pod 的 ?priorityClassName ?更改為使用較低優(yōu)先級(jí)的類， 或者將該字段留空。默認(rèn)情況下，空的 ?priorityClassName ?解析為零。
當(dāng) Pod 被搶占時(shí)，集群會(huì)為被搶占的 Pod 記錄事件。只有當(dāng)集群沒(méi)有足夠的資源用于 Pod 時(shí)， 才會(huì)發(fā)生搶占。在這種情況下，只有當(dāng)懸決 Pod（搶占者）的優(yōu)先級(jí)高于受害 Pod 時(shí)才會(huì)發(fā)生搶占。 當(dāng)沒(méi)有懸決 Pod，或者懸決 Pod 的優(yōu)先級(jí)等于或低于犧牲者時(shí)，不得發(fā)生搶占。 如果在這種情況下發(fā)生搶占，請(qǐng)?zhí)岢鰡?wèn)題。
有 Pod 被搶占，但搶占者并沒(méi)有被調(diào)度
當(dāng) Pod 被搶占時(shí)，它們會(huì)收到請(qǐng)求的體面終止期，默認(rèn)為 30 秒。 如果受害 Pod 在此期限內(nèi)沒(méi)有終止，它們將被強(qiáng)制終止。 一旦所有犧牲者都離開(kāi)，就可以調(diào)度搶占者 Pod。
在搶占者 Pod 等待犧牲者離開(kāi)的同時(shí)，可能某個(gè)適合同一個(gè)節(jié)點(diǎn)的更高優(yōu)先級(jí)的 Pod 被創(chuàng)建。 在這種情況下，調(diào)度器將調(diào)度優(yōu)先級(jí)更高的 Pod 而不是搶占者。
這是預(yù)期的行為：具有較高優(yōu)先級(jí)的 Pod 應(yīng)該取代具有較低優(yōu)先級(jí)的 Pod。
優(yōu)先級(jí)較高的 Pod 在優(yōu)先級(jí)較低的 Pod 之前被搶占
調(diào)度程序嘗試查找可以運(yùn)行懸決 Pod 的節(jié)點(diǎn)。如果沒(méi)有找到這樣的節(jié)點(diǎn)， 調(diào)度程序會(huì)嘗試從任意節(jié)點(diǎn)中刪除優(yōu)先級(jí)較低的 Pod，以便為懸決 Pod 騰出空間。 如果具有低優(yōu)先級(jí) Pod 的節(jié)點(diǎn)無(wú)法運(yùn)行懸決 Pod， 調(diào)度器可能會(huì)選擇另一個(gè)具有更高優(yōu)先級(jí) Pod 的節(jié)點(diǎn)（與其他節(jié)點(diǎn)上的 Pod 相比）進(jìn)行搶占。 犧牲者的優(yōu)先級(jí)必須仍然低于搶占者 Pod。
當(dāng)有多個(gè)節(jié)點(diǎn)可供執(zhí)行搶占操作時(shí)，調(diào)度器會(huì)嘗試選擇具有一組優(yōu)先級(jí)最低的 Pod 的節(jié)點(diǎn)。 但是，如果此類 Pod 具有 PodDisruptionBudget，當(dāng)它們被搶占時(shí)， 則會(huì)違反 PodDisruptionBudget，那么調(diào)度程序可能會(huì)選擇另一個(gè)具有更高優(yōu)先級(jí) Pod 的節(jié)點(diǎn)。
當(dāng)存在多個(gè)節(jié)點(diǎn)搶占且上述場(chǎng)景均不適用時(shí)，調(diào)度器會(huì)選擇優(yōu)先級(jí)最低的節(jié)點(diǎn)。
Pod 優(yōu)先級(jí)和服務(wù)質(zhì)量之間的相互作用
Pod 優(yōu)先級(jí)和 QoS 類 是兩個(gè)正交特征，交互很少，并且對(duì)基于 QoS 類設(shè)置 Pod 的優(yōu)先級(jí)沒(méi)有默認(rèn)限制。 調(diào)度器的搶占邏輯在選擇搶占目標(biāo)時(shí)不考慮 QoS。 搶占會(huì)考慮 Pod 優(yōu)先級(jí)并嘗試選擇一組優(yōu)先級(jí)最低的目標(biāo)。 僅當(dāng)移除優(yōu)先級(jí)最低的 Pod 不足以讓調(diào)度程序調(diào)度搶占式 Pod， 或者最低優(yōu)先級(jí)的 Pod 受 PodDisruptionBudget 保護(hù)時(shí)，才會(huì)考慮優(yōu)先級(jí)較高的 Pod。
kubelet 使用優(yōu)先級(jí)來(lái)確定 節(jié)點(diǎn)壓力驅(qū)逐 Pod 的順序。 你可以使用 QoS 類來(lái)估計(jì) Pod 最有可能被驅(qū)逐的順序。kubelet 根據(jù)以下因素對(duì) Pod 進(jìn)行驅(qū)逐排名：
- 對(duì)緊俏資源的使用是否超過(guò)請(qǐng)求值
- Pod 優(yōu)先級(jí)
- 相對(duì)于請(qǐng)求的資源使用量
當(dāng)某 Pod 的資源用量未超過(guò)其請(qǐng)求時(shí)，kubelet 節(jié)點(diǎn)壓力驅(qū)逐不會(huì)驅(qū)逐該 Pod。 如果優(yōu)先級(jí)較低的 Pod 沒(méi)有超過(guò)其請(qǐng)求，則不會(huì)被驅(qū)逐。 另一個(gè)優(yōu)先級(jí)高于其請(qǐng)求的 Pod 可能會(huì)被驅(qū)逐。
當(dāng)前題目：創(chuàng)新互聯(lián)kubernetes教程：KubernetesPod優(yōu)先級(jí)和搶占
網(wǎng)頁(yè)地址：http://www.5511xx.com/article/cdpeede.html
