在K8S中，Scheduler 作用及实现原理有哪些?

在Kubernetes（K8s）中，Scheduler是一个至关重要的核心组件，其主要作用是负责集群中Pod的调度。以下是Scheduler的详细作用及实现原理：

1. Scheduler的作用

1. 资源分配：Scheduler根据每个Pod的资源请求（如CPU、内存）以及节点当前的可用资源情况，选择合适的Node来运行Pod。这有助于确保Pod能够在满足其资源需求的节点上运行，从而提高资源的利用率和系统的性能。
2. 满足约束条件：Scheduler会考虑Pod的调度约束条件和亲和性/反亲和性规则，如节点标签、区域、拓扑结构等要求。这些规则有助于确保Pod被调度到符合其特定需求的Node上，从而满足应用的部署要求。
3. 服务稳定性与优化：通过预选（Filtering）和优选（Scoring）两个阶段的策略执行，Scheduler不仅确保Pod能够成功调度，还尽可能地优化集群的整体性能和可靠性。这包括将Pod分散到不同的节点上以降低故障风险，以及选择负载较低的节点以提高系统的响应速度等。

2. Scheduler的实现原理

Scheduler的工作流程主要包括以下几个关键步骤：

1. 监听事件：Scheduler会持续监听API Server的事件。一旦有新的待调度Pod或已有Pod需要重新调度时，Scheduler将介入并进行调度决策。
2. 预选过程：Scheduler遍历整个集群的所有Node列表，并对于每一个Node，检查该节点是否满足Pod的资源需求和其他硬性约束条件，如节点标签匹配、容忍度（Taints and Tolerations）、存储容量等。如果一个Node通过了所有预选策略，则会被加入候选节点集合。
3. 优选过程：Scheduler对候选节点集合应用一系列优选策略，为每个节点计算一个优先级分数。这些优选策略可以包括默认的系统策略（如基于资源利用率的打分）以及用户自定义的策略。Scheduler根据各个节点得到的积分排序，得分最高的节点将被选为Pod的最佳调度位置。
4. 绑定节点：当确定了最优节点后，Scheduler会在API Server中为Pod创建一个binding对象，将Pod与选定的Node绑定在一起。调度结果会被写入etcd，并通知kubelet开始在该Node上启动Pod。
5. 持续观察与调整：Scheduler不断地观察集群状态的变化，并相应地调整Pod的位置，以适应集群资源的实时变化及业务需求。

3. Scheduler的扩展与自定义

Kubernetes允许用户编写和部署自定义的调度器，以替代默认的调度器或与之共存。这可以通过以下步骤实现：

1. 创建调度器插件：基于Kubernetes提供的调度框架，用户可以创建新的调度插件。这些插件可以是过滤插件、打分插件、预绑定插件等，用于实现特定的调度逻辑。
2. 配置调度器：在kube-scheduler配置文件中添加或修改调度插件，以启用自定义的调度逻辑。
3. 部署自定义调度器：将自定义调度器部署到Kubernetes集群中，并在Pod定义中指定使用自定义调度器。

综上所述，Kubernetes Scheduler实现了集群资源的有效利用和Pod的智能调度。同时，通过提供扩展和自定义的功能，Scheduler还能够满足不同应用的需求，为Kubernetes集群的高效运行提供有力支持。