k8s Pod默认调度策略详解

在 Kubernetes 中，Pod 的默认调度由 kube-scheduler 负责，其核心目标是将 Pod 公平、高效地分配到集群节点上，同时满足 Pod 和节点的各种约束条件。

默认调度策略是一系列内置规则的组合，无需用户显式配置即可生效。

一、默认调度流程

kube-scheduler 的调度过程分为两个主要阶段：

• 过滤（Filtering）：从所有节点中筛选出满足 Pod 基本要求的节点（称为 “可行节点”）。
• 打分（Scoring）：对可行节点进行评分，选择得分最高的节点调度 Pod。

二、核心默认策略详解

1. 过滤阶段（必须满足的条件）

过滤阶段会排除不满足 Pod 需求的节点，核心规则包括：

• PodFitsResources检查节点是否有足够的 CPU、内存等资源，满足 Pod 的 resources.requests 配置。例：若 Pod 请求 1 CPU 和 1Gi 内存，节点剩余资源不足则被过滤。
• PodFitsHostPorts检查 Pod 声明的 hostPort 是否在节点上未被占用。例：若 Pod 需要 hostPort: 80，节点 80 端口已被占用则被过滤。
• PodFitsHost若 Pod 配置了 spec.nodeName（指定节点名称），仅保留该节点。
• NodeSelectorMatches若 Pod 配置了 spec.nodeSelector（节点标签选择器），仅保留匹配标签的节点。例：nodeSelector: {env: prod} 仅保留有 env=prod 标签的节点。
• NoDiskConflict避免 Pod 挂载的本地存储卷（如 hostPath）在节点上存在冲突。
• CheckNodeTaints检查节点的污点（Taint）是否被 Pod 的容忍（Toleration）匹配。默认规则：若节点有污点且 Pod 无对应容忍，则该节点被过滤。
• CheckNodeAffinity若 Pod 配置了 节点亲和性（NodeAffinity），仅保留满足亲和性规则的节点。

2. 打分阶段（优先选择的条件）

在过滤后的可行节点中，调度器会对节点打分（0-10 分），得分最高的节点被选中。

默认打分规则包括：

• LeastRequestedPriority（默认权重最高）优先选择资源利用率最低的节点（CPU 和内存剩余比例最高）。计算公式：(1 - (节点已用CPU/节点总CPU)) * 5 + (1 - (节点已用内存/节点总内存)) * 5目的：平衡节点负载，避免资源过度集中。
• BalancedResourceAllocation优先选择 CPU 和内存利用率最均衡的节点（避免某类资源过度使用）。例：CPU 用 30% 且内存用 30% 的节点，优于 CPU 用 10% 但内存用 50% 的节点。
• NodePreferAvoidPodsPriority避免将 Pod 调度到标记了 node.kubernetes.io/prefer-avoid-pods 注解的节点（通常用于避免干扰关键节点）。
• SelectorSpreadPriority尽量将同一 Service、StatefulSet 或 ReplicaSet 的 Pod 分散到不同节点（通过标签选择器识别关联 Pod）。目的：提高服务可用性，避免单点故障。
• NodeAffinityPriority若 Pod 配置了 偏好性节点亲和性（PreferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution），按规则对节点加分。例：偏好 zone=us-west 标签的节点，匹配的节点会获得额外分数。
• TaintTolerationPriority对 Pod 容忍节点污点的情况进行打分，容忍的污点越少，得分越高（尽量避免调度到有污点的节点）。

三、默认策略的特点

1. 无感知调度：默认策略不依赖用户配置，完全基于集群资源和 Pod 基本需求调度。
2. 负载均衡：通过 LeastRequestedPriority 和 BalancedResourceAllocation 平衡节点资源使用。
3. 高可用倾向：通过 SelectorSpreadPriority 分散关联 Pod，降低单点风险。
4. 可扩展性：默认策略可通过 调度配置文件（scheduler-config.yaml） 自定义（如调整权重、禁用某些规则）。

四、验证默认调度行为

可以通过 kubectl describe pod <pod-name> 查看 Pod 的调度决策细节：

kubectl describe pod my-pod | grep -A 10 "Events:"

输出中会显示调度器选择节点的原因，例如：

Events:
  Type    Reason     Age   From               Message
  ----    ------     ----  ----               -------
  Normal  Scheduled  5s    default-scheduler  Successfully assigned default/my-pod to node-1

若要查看更详细的打分过程，可开启 kube-scheduler 的调试日志（通过 --v=4 启动参数）。

总结

Kubernetes 的默认调度策略是一套兼顾资源效率、负载均衡和高可用性的规则集合，核心逻辑是：

1. 先过滤：排除不满足 Pod 基本需求（资源、标签、污点等）的节点。
2. 再打分：优先选择资源充足、负载均衡且符合偏好的节点。

如果默认策略无法满足需求（如特定业务需要调度到 GPU 节点），可通过 亲和性规则、调度器扩展 或 自定义调度器 调整。

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。

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