Kubernetes スケジューラはどのように機能しますか?

Kubernetes スケジューラは、クラスター内で新しく作成されたスケジュールされていないポッドを監視し、事前定義されたスケジューリング ポリシーとクラスター リソースの可用性に基づいて、スケジュールに最適なノードを選択する独立したコンポーネントです。

スケジューラはポッドをノードにすぐにスケジュールしません。代わりに、Pod をバインドされていない状態にスケジュールします (Pod がバインドされていない場合、その状態は「保留中」として表示されます)。このようにして、kubelet は将来的にノードを Pod にバインドできるようになります。

Kubernetes Scheduler のワークフローは次のとおりです。

1. API サーバーのリッスン: Kubernetes スケジューラは、新しく作成されたスケジュールされていないポッドや、スケジュールされているが実行されていないポッドなど、API サーバーのスケジュール イベントをリッスンします。
2. スケジュール情報の取得: スケジューラは、API サーバーを介して、スケジュールされていないポッドのスケジュール情報 (ポッドのリソース要件やノードのアフィニティ/アンチアフィニティ制約など) を取得します。
3. ノードの選択: スケジューラは、スケジューリング アルゴリズムを使用して、ノード リソースの可用性と制約に基づいて、スケジューリングに最適なノードを選択します。スケジューリング アルゴリズムでは通常、ノード リソースの負荷、ノードとポッド間のアフィニティ/反アフィニティ制約などの要素が考慮されます。詳細は以下の通りです。

スケジューラの作業は、プリエンプション、優先順位付け、選択の 3 つの段階に分けられます。

• 予備選考段階

事前選択フェーズでは、スケジューラは現在のクラスター内のすべてのノードにスコアを付け、各ノードがスケジュールされるポッドに割り当てることができるリソースが十分かどうかを計算します。ノードのリソースがポッドのニーズを満たすのに不十分な場合、スケジューラは、優先度の高いポッドに十分なリソースを確保するために、優先度の低いポッドの一部をノードから移行しようとします。

• 最適化段階

事前選択フェーズが完了すると、スケジューラは利用可能なすべてのノードを選択し、スケジュールするポッドに最も適したノードを選択します。この段階で、スケジューラは各ノードの優先度値を計算します。優先度値が高いノードが選択される可能性が高くなります。優先アルゴリズムはユーザーがカスタマイズでき、Kubernetes はいくつかのデフォルト アルゴリズムを提供します。

• 選択段階

最適化フェーズが完了すると、スケジューラは選択したノードにポッドをバインドして、ポッドのスケジューリングを完了します。スケジュールが失敗した場合、スケジューラは成功するまでスケジュールを試行し続けます。

一般に、スケジューラのワークフローは次の手順にまとめられます。

• すべてのポッドをスケジュールする
• 各ポッドに対して事前選択操作を実行し、リソースを解放するために他のポッドを移行する必要があるかどうかを判断します。
• 各ポッドに対して最適化操作を実行し、最適なノードを決定します。
• 選択したノードにポッドをバインドする

4. Pod ステータスの更新: スケジューラはスケジュールされた Pod 情報を API サーバーに更新し、Pod のスケジュール情報を Kubelet に送信して、Kubelet が Pod が配置されているコンテナを起動できるようにします。

Kubernetes のスケジューラは、ユーザーがニーズに合わせてスケジューリング アルゴリズムとプラグインをカスタマイズできる、拡張性の高いシステムです。