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Kubernetes 1.26：Pod 排程就緒

作者：Wei Huang (Apple), Abdullah Gharaibeh (Google) |

Kubernetes 1.26 引入了一項新的 Pod 功能：排程閘道。在 Kubernetes 中，排程閘道是一些金鑰，可告知排程器何時可以將 Pod 視為可排程。

它解決了什麼問題？

當建立 Pod 時，排程器將持續嘗試尋找適合它的節點。此無限迴圈會持續到排程器找到 Pod 的節點，或 Pod 被刪除為止。

長時間保持無法排程的 Pod (例如，那些受某些外部事件阻礙的 Pod) 會浪費排程週期。排程週期可能需要 ≅20 毫秒或更長時間，具體取決於 Pod 排程約束的複雜性。因此，大規模而言，這些浪費的週期會顯著影響排程器的效能。請參閱下方「排程器」方塊中的箭頭。

graph LR; pod((新 Pod))-->queue subgraph 排程器 queue(排程器佇列) sched_cycle[/排程週期/] schedulable{可排程？} queue==>|彈出|sched_cycle sched_cycle==>schedulable schedulable==>|否|queue subgraph note [在持續重新排程「未就緒」Pod 上浪費的週期] end end classDef plain fill:#ddd,stroke:#fff,stroke-width:1px,color:#000; classDef k8s fill:#326ce5,stroke:#fff,stroke-width:1px,color:#fff; classDef Scheduler fill:#fff,stroke:#bbb,stroke-width:2px,color:#326ce5; classDef note fill:#edf2ae,stroke:#fff,stroke-width:1px; class queue,sched_cycle,schedulable k8s; class pod plain; class note note; class Scheduler Scheduler;

排程閘道有助於解決此問題。它允許宣告新建立的 Pod 尚未準備好進行排程。當 Pod 上存在排程閘道時，排程器會忽略 Pod，因此節省了不必要的排程嘗試。如果您在叢集中安裝了叢集自動擴展器，這些 Pod 也會被叢集自動擴展器忽略。

清除閘道是外部控制器的責任，這些控制器了解何時應將 Pod 視為可排程 (例如，配額管理器)。

graph LR; pod((新 Pod))-->queue subgraph 排程器 queue(排程器佇列) sched_cycle[/排程週期/] schedulable{可排程？} popout{彈出？} queue==>|PreEnqueue 檢查|popout popout-->|是|sched_cycle popout==>|否|queue sched_cycle-->schedulable schedulable-->|否|queue subgraph note [用於閘控 Pod 排程的旋鈕] end end classDef plain fill:#ddd,stroke:#fff,stroke-width:1px,color:#000; classDef k8s fill:#326ce5,stroke:#fff,stroke-width:1px,color:#fff; classDef Scheduler fill:#fff,stroke:#bbb,stroke-width:2px,color:#326ce5; classDef note fill:#edf2ae,stroke:#fff,stroke-width:1px; classDef popout fill:#f96,stroke:#fff,stroke-width:1px; class queue,sched_cycle,schedulable k8s; class pod plain; class note note; class popout popout; class Scheduler Scheduler;

它是如何運作的？

一般而言，排程閘道的工作方式與 Finalizers 非常相似。具有非空 spec.schedulingGates 欄位的 Pod 將顯示為狀態 SchedulingGated，並被阻止排程。請注意，可以新增多個閘道，但它們都應在 Pod 建立時新增 (例如，您可以將它們新增為規格的一部分或透過 mutating webhook)。

NAME       READY   STATUS            RESTARTS   AGE
test-pod   0/1     SchedulingGated   0          10s

若要清除閘道，您可以透過從 Pod 的 schedulingGates 欄位中移除所有項目來更新 Pod。閘道不需要一次全部移除，但只有在移除所有閘道後，排程器才會開始考慮排程 Pod。

在底層，排程閘道實作為 PreEnqueue 排程器外掛程式，這是一個新的排程器框架擴充點，在每個排程週期的開始時調用。

使用案例

此功能啟用的一個重要使用案例是動態配額管理。Kubernetes 支援 ResourceQuota，但是 API Server 會在您嘗試建立 Pod 時強制執行配額。例如，如果新的 Pod 超出 CPU 配額，則會遭到拒絕。API Server 不會將 Pod 排入佇列；因此，建立 Pod 的人需要不斷嘗試再次重新建立它。這表示資源可用與 Pod 實際執行之間會延遲，或者表示 API 伺服器和排程器由於不斷嘗試而產生負載。

排程閘道允許外部配額管理器解決 ResourceQuota 的上述限制。具體而言，管理器可以將 example.com/quota-check 排程閘道新增至叢集中建立的所有 Pod (使用 mutating webhook)。然後，當有配額啟動 Pod 時，管理器將移除閘道。

下一步是什麼？

若要使用此功能，必須在 API Server 和排程器中啟用 PodSchedulingReadiness 功能閘道。非常歡迎您測試它並告訴我們 (SIG Scheduling) 您的想法！

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