Kubernetes Scheduler 是 Kubernetes 控制平面的核心组件之一，负责将新创建的 Pod 分配到集群中合适的节点上运行。 Scheduler的核心职责包括：

• 过滤：从所有节点中筛选出符合 Pod 要求的候选节点

• 评分：对候选节点进行评分，选择最优节点

• 绑定：将 Pod 与选定的节点绑定

调度流程详解

当一个pod创建时，API Server会将这个pod放入到调度队列中，等待被具体调度部署在某个节点上。具体的调度流程如下：

1. Pod 进入调度队列

   • 新创建的 Pod 进入调度器的待调度队列

   • 队列按优先级排序

2. 调度上下文创建

   • 为当前 Pod 创建调度上下文

3. 预选阶段 (Filtering)

   • 执行一系列预选策略 (Predicates)

   • 排除不满足条件的节点

4. 优选阶段 (Scoring)

   • 对通过预选的节点进行评分

   • 选择分数最高的节点

5. 绑定阶段 (Binding)

   • 将 Pod 绑定到选定节点

   • 更新 API Server

一个pod完整的调度过程被称为一个调度周期 (Scheduling Cycle)

各阶段详细说明

调度队列 (Scheduling Queue)

调度队列的主要功能包括

• 接收来自API Server的新Pod

• 根据优先级对Pod进行排序

• 管理待调度Pod的生命周期

当API Server收到调度请求时，会将待调度的Pod放入ActiveQ队列，使用堆(Heap)数据结构实现优先级排序，默认优先级由Pod的priorityClassName决定，调度器从ActiveQ头部取出Pod进行处理。如果一个pod调度时，无法满足调度要求，则会将pod暂时放入UnschedulableQ，等待后续处理。

调度上下文创建 (Scheduling Context)

当某个pod被调度器选中，进入调度时，调度器会为当前调度周期创建执行环境，保存调度过程中的状态信息。每个调度周期都有自己的上下文，当调度周期结束时，上下文信息同步销毁。

预选阶段 (Filtering/Predicates)

调度器为pod选择调度节点时，包含两个阶段：预选阶段和优选节点。预选节点会从集群所有节点中筛选出符合Pod要求的候选节点，并排除明显不满足条件的节点，具体流程如下：

节点信息获取

从调度器缓存(Scheduler Cache)获取最新节点信息，检查节点是否Ready，并检查节点资源信息是否最新。

预选策略执行

调度器依次执行以下检查（可通过--policy-config-file配置）：

通用检查：检查节点资源是否足够、检查主机端口是否冲突、检查是否指定了特定节点

卷检查：检查卷区域限制、检查卷绑定状态

亲和性检查：检查节点亲和性规则

污点检查：检查污点和容忍度匹配

候选节点确定

收集通过所有预选检查的节点，并进入优选阶段；如果没有节点通过，Pod将进入UnschedulableQ并记录无法调度的原因。

优选阶段 (Scoring/Priorities)

优选阶段主要对通过预选的节点进行评分，并选择最优节点将pod与节点进行绑定，详细流程如下：

节点评分

调度器执行以下评分策略（可配置，或者自定义开发评分策略）：

1. LeastRequestedPriority：

    

   score = (cpu((capacity - requested) * 10 / capacity) + memory((capacity - requested) * 10 / capacity)) / 2

2. BalancedResourceAllocation：

    

   score = 10 - abs(cpuFraction - memoryFraction) * 10

3. NodeAffinityPriority：

   • 根据节点亲和性规则计算权重

4. TaintTolerationPriority：

   • 根据污点容忍度计算权重

节点排序

汇总所有评分策略的结果，按总分从高到低排序，选择最高分的节点（分数相同时随机选择），进入绑定阶段。

绑定阶段 (Binding)

将Pod绑定到选定的节点，更新API Server状态，详细流程如下：

绑定决策

检查节点是否仍然可用，验证绑定操作是否允许，准备绑定对象。

API更新

向API Server发送绑定请求，处理绑定结果，更新调度器缓存。