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Kubernetes 自定义调度器实现方案详解

前言

在 Kubernetes 中，调度器（Scheduler）是最核心的组件之一，负责将 Pod 分配到集群中合适的节点上。虽然默认调度器能满足大多数使用场景，但在特定需求下，我们可能需要实现自定义的调度逻辑。本文将详细介绍实现自定义调度器的四种主要方法。

实现方式概述

目前有以下四种主要方式可以实现自定义调度器：

1. 直接修改源码方式
2. 多调度器方式
3. 调度器扩展程序（Scheduler Extender）
4. 调度框架（Scheduler Framework）

让我们详细了解每种方式的优缺点和适用场景。

1. 直接修改源码方式

实现方式：

• 克隆官方 kube-scheduler 源码
• 直接修改调度逻辑
• 重新编译运行

优点：

• 灵活性最高
• 可以深度修改调度核心逻辑

缺点：

• 维护成本高
• 需要持续跟进上游代码变化
• 不推荐在生产环境使用

适用场景：

• 学习研究使用
• 临时测试验证

2. 多调度器方式

实现方式：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  schedulerName: custom-scheduler  # 指定使用自定义调度器
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.14.2

优点：

• 实现相对简单
• 可以与默认调度器共存
• 不影响现有业务

缺点：

• 多个调度器并存可能造成资源争抢
• 需要维护完整的调度器代码
• 运维复杂度增加

适用场景：

• 特定业务需要完全不同的调度策略
• 实验性或临时性的调度需求

3. 调度器扩展程序（Scheduler Extender）

实现方式：

apiVersion: kubescheduler.config.k8s.io/v1alpha1
kind: KubeSchedulerConfiguration
extenders:
  - urlPrefix: "http://127.0.0.1:8888/"
    filterVerb: "filter"
    prioritizeVerb: "prioritize"
    weight: 1
    enableHttps: false

优点：

• 无需修改核心调度器代码
• 以 HTTP 接口方式提供服务
• 可以使用任何编程语言实现

缺点：

• 性能开销较大（HTTP 通信）
• 扩展点有限
• 在 v1.16 后已被废弃

适用场景：

• 简单的自定义调度需求
• 需要使用非 Go 语言实现
• 历史遗留系统集成

4. 调度框架（Scheduler Framework）

实现方式：

type Plugin interface {
    Name() string
}

// 实现具体的扩展点接口
type FilterPlugin interface {
    Plugin
    Filter(pc *PluginContext, pod *v1.Pod, nodeName string) *Status
}

优点：

• 官方推荐的扩展方式
• 性能最好
• 扩展点丰富
• 可以复用默认调度器的功能

缺点：

• 需要使用 Go 语言开发
• 学习成本相对较高

适用场景：

• 生产环境推荐使用
• 需要深度定制调度逻辑
• 对性能有较高要求

选择建议

1. 对于新项目：

   • 优先选择调度框架（Scheduler Framework）方式
   • 这是 Kubernetes 官方推荐的扩展方式

2. 对于现有项目：

   • 如果使用调度器扩展程序，建议逐步迁移到调度框架
   • 如果是多调度器方式且运行稳定，可以继续使用

3. 特殊场景：

   • 如果需要使用非 Go 语言，可以考虑调度器扩展程序
   • 如果需要完全不同的调度逻辑，可以使用多调度器方式

总结

自定义调度器的实现方式各有优劣，需要根据实际场景选择合适的方案：

• 调度框架是最新推荐的方式，适合大多数生产环境
• 多调度器方式适合特殊业务场景
• 调度器扩展程序正在被逐步淘汰
• 直接修改源码方式不建议在生产环境使用

参考资料

• Kubernetes 官方文档
• Scheduler Framework 设计文档
• 参考博客