基于Kubernetes的资源调度策略研究与实现

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自2015年Kubernetes问世以来,在各个专业社区都获得非常高的评价,短短几年时间已经成为业界使用最多的容器编排系统,它拥有着十分丰富的系统功能,但是在使用时并不能满足所有应用场景。第一,Kubernetes默认的调度策略不能基于网络带宽资源均衡调度,无法满足网络密集型应用调度需求。第二,Kubernetes默认调度器对同一个Replica Set(副本集)下的所有Pod都会执行完整的预优选流程,存在大量冗余工作,在大规模集群中将会影响调度器性能。第三,集群中为多租户配置的资源配额(ResourceQuota)是静态的,用户空间下可调度的资源额度不能随着集群节点资源变化而变化。针对这三个问题,本文做了以下工作:1)针对Kubernetes默认的调度策略不考虑网络带宽资源的问题,本文设计并实现了一个基于网络带宽资源均衡的优选调度算法BalanceWithNetAllocation(简称BWNA),并通过实验验证BWNA算法可以基于网络带宽资源均衡调度应用,充分利用Kubernetes集群中节点的网络带宽,满足网络密集型应用调度需求。2)针对Kubernetes默认调度器在调度同一Replica Set下的Pod时存在大量冗余工作这一问题,本文设计并实现了一种伪并行调度算法PseudoParallelScheduling(简称PPS),并通过实验验证算法能够对同一个Replica Set下的Pod伪并行调度,在不影响Pod正常运行的前提下极大的减少调度过程中的冗余工作量,降低Pod平均调度耗时。3)针对集群中为多租户设置的资源配额(ResourceQuota)不能随着集群资源变化而动态变化的问题,本文设计并实现了一个控制器DynamicQuota(简称DQ),并通过实验验证此控制器能够监控集群的节点资源变化,动态修改多租户的资源配额,使得用户空间下能调度的资源额度可以动态变化。综上所述,Kubernetes在一些应用场景下不能满足需求,本文针对这些问题设计并实现了对应的解决方案,并且通过实验验证方案的有效性。
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