Пріоритет та Випередження Podʼів

СТАН ФУНКЦІОНАЛУ: Kubernetes v1.14 [stable]

Podʼи можуть мати пріоритети. Пріоритети вказують на порівняну важливість одних Podʼів порівняно з іншими. Якщо Pod не може бути запланованим, планувальник намагається випередити (виселити) Pod з меншим пріоритетом, щоб зробити можливим планування Podʼів, які перебуваються в стані очікування.

Як використовувати пріоритет та випередження

Для використання пріоритету та випередження:

  1. Додайте один чи декілька PriorityClasses.

  2. Створіть Podʼи з параметром priorityClassName, встановленим на один з доданих PriorityClasses. Звісно, вам не потрібно створювати Podʼи безпосередньо; зазвичай ви додаєте priorityClassName до шаблону Podʼа обʼєкта колекції, такого як Deployment.

Продовжуйте читати для отримання додаткової інформації про ці кроки.

PriorityClass

PriorityClassє є обʼєктом, що не належить до простору імен, і визначає зіставлення імені класу пріоритету з цілим значенням пріоритету. Імʼя вказується в полі name метаданих обʼєкта PriorityClass. Значення вказується в обовʼязковому полі value. Чим вище значення, тим вищий пріоритет. Імʼя обʼєкта PriorityClass повинно бути дійсним піддоменом DNS, і воно не може мати префікс system-.

Обʼєкт PriorityClass може мати будь-яке 32-розрядне ціле значення, яке менше або дорівнює 1 мільярду. Це означає, що діапазон значень для обʼєкта PriorityClass становить від -2147483648 до 1000000000 включно. Більші числа зарезервовані для вбудованих PriorityClass, які представляють критичні системні Podʼів. Адміністратор кластера повинен створити один обʼєкт PriorityClass для кожного такого зіставлення.

PriorityClass також має два необовʼязкові поля: globalDefault та description. Поле globalDefault вказує, що значення цього класу пріоритету повинно використовуватися для Podʼів без priorityClassName. В системі може існувати лише один обʼєкт PriorityClass з globalDefault, встановленим в true. Якщо обʼєкт PriorityClass з globalDefault не встановлено, пріоритет Podʼів без priorityClassName буде рівний нулю.

Поле description є довільним рядком. Воно призначене для сповіщення користувачів кластера про те, коли вони повинні використовувати цей PriorityClass.

Примітки щодо PodPriority та наявних кластерів

  • Якщо ви оновлюєте наявний кластер без цієї функції, пріоритет ваших поточних Podʼів фактично дорівнює нулю.

  • Додавання PriorityClass з globalDefault, встановленим в true, не змінює пріоритети поточних Podʼів. Значення такого PriorityClass використовується тільки для Podʼів, створених після додавання PriorityClass.

  • Якщо ви видаляєте PriorityClass, поточні Podʼи, які використовують імʼя видаленого PriorityClass, залишаються незмінними, але ви не можете створювати більше Podʼів, які використовують імʼя видаленого PriorityClass.

Приклад PriorityClass

apiVersion: scheduling.k8s.io/v1
kind: PriorityClass
metadata:
  name: high-priority
value: 1000000
globalDefault: false
description: "This priority class should be used for XYZ service pods only."

Невипереджаючий PriorityClass

СТАН ФУНКЦІОНАЛУ: Kubernetes v1.24 [stable]

Podʼи з preemptionPolicy: Never будуть розміщені в черзі планування перед Podʼами з меншим пріоритетом, але вони не можуть випереджати інші Podʼи. Pod, який очікує на планування, залишиться в черзі планування, доки не буде достатньо вільних ресурсів, і його можна буде запланувати. Невипереджаючі Podʼи, подібно до інших Podʼів, підлягають відстроченню планування. Це означає, що якщо планувальник спробує запланувати ці Podʼи, і вони не можуть бути заплановані, спроби їх планування будуть здійснені з меншою частотою, що дозволяє іншим Podʼам з нижчим пріоритетом бути запланованими перед ними.

Невипереджаючі Podʼи все ще можуть бути випереджені іншими, Podʼами з високим пріоритетом. Типове значення preemptionPolicy — PreemptLowerPriority, що дозволяє Podʼам цього PriorityClass випереджати Podʼи з нижчим пріоритетом (бо це поточна типова поведінка). Якщо preemptionPolicy встановлено в Never, Podʼи в цьому PriorityClass будуть невипереджаючими.

Прикладом використання є робочі навантаження для роботи з дослідження даних. Користувач може надіслати завдання, якому він хоче дати пріоритет перед іншими робочими навантаженнями, але не бажає скасувати поточне робоче навантаження, випереджаючи запущені Podʼи. Завдання з високим пріоритетом із preemptionPolicy: Never буде заплановано перед іншими Podʼами в черзі, як тільки будуть наявні вільні ресурси кластера.

Приклад невипереджаючого PriorityClass

apiVersion: scheduling.k8s.io/v1
kind: PriorityClass
metadata:
  name: high-priority-nonpreempting
value: 1000000
preemptionPolicy: Never
globalDefault: false
description: "This priority class will not cause other pods to be preempted."

Пріоритет Podʼа

Після того, як у вас є один або кілька PriorityClasses, ви можете створювати Podʼи, які вказують одне з імен цих PriorityClass у їх специфікаціях. Контролер допуску пріоритетів використовує поле priorityClassName і заповнює ціле значення пріоритету. Якщо клас пріоритету не знайдено, Pod відхиляється.

Наведений нижче YAML — це приклад конфігурації Podʼа, який використовує PriorityClass, створений у попередньому прикладі. Контролер допуску пріоритетів перевіряє специфікацію та розраховує пріоритет Podʼа як 1000000.

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
  labels:
    env: test
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
  priorityClassName: high-priority

Вплив пріоритету Podʼа на порядок планування

Коли пріоритет Podʼа увімкнено, планувальник впорядковує Podʼи, що перебувають в очікуванні за їх пріоритетом, і такий Pod розташовується попереду інших очікуючих Podʼів з меншим пріоритетом в черзі планування. В результаті Pod з вищим пріоритетом може бути запланований швидше, ніж Podʼи з нижчим пріоритетом, якщо відповідні вимоги до планування виконуються. Якщо такий Pod не може бути запланований, планувальник продовжить спроби запланувати інші Podʼи з меншим пріоритетом.

Випередження

Коли Podʼи створюються, вони потрапляють у чергу та очікують на планування. Планувальник вибирає Pod з черги та намагається запланувати його на вузлі. Якщо не знайдено жодного вузла, який задовольняє всі вказані вимоги Podʼа, для очікуючого Podʼа спрацьовує логіка випередження в черзі. Назвімо очікуючий Pod P. Логіка випередження спробує знайти вузол, де видалення одного або декількох Podʼів з нижчим пріоритетом, ніж P, дозволить запланувати P на цьому вузлі. Якщо такий вузол знайдено, один або декілька Podʼів з нижчим пріоритетом будуть виселені з вузла. Після того, як Podʼи підуть, P може бути запланований на вузлі.

Інформація, доступна користувачеві

Коли Pod P випереджає один або кілька Podʼів на вузлі N, поле nominatedNodeName статусу Podʼа P встановлюється ​​на імʼя вузла N. Це поле допомагає планувальнику відстежувати ресурси, зарезервовані для Podʼа P, і також надає користувачам інформацію про випередження в їх кластерах.

Зверніть увагу, що Pod P не обовʼязково планується на "назначений вузол". Планувальник завжди спочатку спробує "назначений вузол", перед тим як перевіряти будь-які інші вузли. Після того, як Podʼи жертви випереджуються, вони отримують свій період належної зупинки. Якщо під час очікування на завершення роботи Podʼів жертв зʼявляється інший вузол, планувальник може використати інший вузол для планування Podʼа P. В результаті поля nominatedNodeName та nodeName специфікації Podʼа не завжди збігаються. Крім того, якщо планувальник випереджає Podʼи на вузлі N, а потім прибуває Pod вищого пріоритету, ніж Pod P, планувальник може надати вузол N новому Podʼу вищого пріоритету. У такому випадку планувальник очищає nominatedNodeName Podʼа P. Цим самим планувальник робить Pod P придатним для випередження Podʼів на іншому вузлі.

Обмеження випередження

Відповідне завершення роботи жертв випередження

Коли Podʼи випереджаються, жертви отримують свій період належного завершення роботи. У них є стільки часу, скільки вказано в цьому періоді, для завершення своєї роботи та виходу. Якщо вони цього не роблять, їх робота завершується примусово. Цей період належного завершення створює проміжок часу між моментом, коли планувальник випереджає Podʼи, і моментом, коли Pod (P), який перебуває в очікування, може бути запланований на вузол (N). Тим часом планувальник продовжує планувати інші Podʼи, що чекають. Поки жертви завершують роботу самі або примусово, планувальник намагається запланувати Podʼи з черги очікування. Тому, зазвичай є проміжок часу між моментом, коли планувальник випереджає жертв, і моментом, коли Pod P стає запланований. Щоб зменшити цей проміжок, можна встановити період належного завершення для Podʼів з низьким пріоритетом на нуль або мале число.

PodDisruptionBudget підтримується, але не гарантується

PodDisruptionBudget (PDB) дозволяє власникам застосунків обмежувати кількість Podʼів реплікованого застосунку, які одночасно вимикаються через добровільні розлади. Kubernetes підтримує PDB при випередженні Podʼів, але гарантоване дотримання PDB не забезпечується. Планувальник намагається знайти жертв, PDB яких не порушується в результаті випередження, але якщо жодної такої жертви не знайдено, випередження все одно відбудеться, і Podʼи з низьким пріоритетом будуть видалені, попри порушення їх PDB.

Між-Podʼова спорідненість для Podʼів з низьким пріоритетом

Вузол розглядається для випередження тільки тоді, коли відповідь на це питання ствердна: "Якщо всі Podʼи з меншим пріоритетом, ніж очікуваний Pod, будуть видалені з вузла, чи може очікуваний Pod бути запланованим на вузлі?"

Якщо очікуваний Pod має між-Podʼову спорідненість з одним або декількома Podʼами з низьким пріоритетом на вузлі, правило між-Podʼової спорідненості не може бути виконане у відсутності цих Podʼів з низьким пріоритетом. У цьому випадку планувальник не випереджає жодних Podʼів на вузлі. Замість цього він шукає інший вузол. Планувальник може знайти відповідний вузол або може і не знайти. Немає гарантії, що очікуваний Pod може бути запланований.

Рекомендованим рішенням для цієї проблеми є створення між-Podʼової спорідненості лише для Podʼів з рівним або вищим пріоритетом.

Міжвузлове випередження

Припустимо, що вузол N розглядається для випередження, щоб запланувати очікуваний Pod P на N. Pod P може стати можливим на вузлі N лише у випадку випередження Podʼа на іншому вузлі. Ось приклад:

  • Pod P розглядається для вузла N.
  • Pod Q запущений на іншому вузлі в тій же зоні, що й вузол N.
  • Pod P має антиспорідненість по всій зоні з Podʼом Q (з topologyKey: topology.kubernetes.io/zone).
  • Інших випадків антиспорідненості між Podʼом P та іншими Podʼами в зоні немає.
  • Щоб запланувати Pod P на вузлі N, Pod Q може бути випереджений, але планувальник не виконує міжвузлове випередження. Отже, Pod P буде вважатися незапланованим на вузлі N.

Якщо Pod Q буде видалено зі свого вузла, порушення антиспорідненості Podʼа буде усунено, і Pod P, можливо, можна буде запланувати на вузлі N.

Ми можемо розглянути додавання міжвузлового випередження в майбутніх версіях, якщо буде достатньо попиту і якщо ми знайдемо алгоритм з прийнятною продуктивністю.

Розвʼязання проблем

Пріоритет та випередження Podʼа можуть мати небажані побічні ефекти. Ось кілька прикладів потенційних проблем і способів їх вирішення.

Podʼи випереджаються безпідставно

Випередження видаляє наявні Podʼи з кластера в умовах недостатнього ресурсу для звільнення місця для високопріоритетних очікуваних Podsʼів. Якщо ви помилково встановили високі пріоритети для певних Podʼів, ці Podʼи можуть призвести до випередження в кластері. Пріоритет Podʼа вказується, встановленням поля priorityClassName в специфікації Podʼа. Потім ціле значення пріоритету розраховується і заповнюється у поле priority podSpec.

Щоб розвʼязати цю проблему, ви можете змінити priorityClassName для цих Podʼів, щоб використовувати класи з меншим пріоритетом, або залишити це поле порожнім. Порожній priorityClassName типово вважається нулем.

Коли Pod випереджається, для такого Podʼа будуть записані події. Випередження повинно відбуватися лише тоді, коли в кластері недостатньо ресурсів для Podʼа. У таких випадках випередження відбувається лише тоді, коли пріоритет очікуваного Podʼа (випереджаючого) вище, ніж у Podʼів жертв. Випередження не повинно відбуватися, коли немає очікуваного Podʼа, або коли очікувані Podʼи мають рівні або нижчі пріоритети, ніж у жертв. Якщо випередження відбувається в таких сценаріях, будь ласка, сповістіть про це для розвʼязання проблеми.

Podʼи випереджаються, але кандидат не планується

Коли Podʼи випереджаються, вони отримують запитаний період належного завершення, який типово становить 30 секунд. Якщо використовувані Podʼи не завершуються протягом цього періоду, вони завершуються примусово. Після того, як всі жертви зникають, Pod кандидат, може бути запланований.

Поки Pod кандидат, чекає, поки жертви зникнуть, може бути створений Pod з вищим пріоритетом, який підходить на той самий вузол. У цьому випадку планувальник запланує Pod з вищим пріоритетом замість кандидата.

Це очікувана поведінка: Pod з вищим пріоритетом повинен зайняти місце Podʼа з нижчим пріоритетом.

Podʼи з вищим пріоритетом припиняють роботу перед Podʼами з нижчим пріоритетом

Планувальник намагається знайти вузли, на яких можна запустити очікуваний Pod. Якщо вузол не знайдено, планувальник намагається видалити Podʼи з меншим пріоритетом з довільного вузла, щоб звільнити місце для очікуваного Podʼа. Якщо вузол з Podʼами низького пріоритету не може бути використаний для запуску очікуваного Podʼа, планувальник може вибрати інший вузол з Podʼами вищого пріоритету (порівняно з Podʼами на іншому вузлі) для випередження. Жертви все ще повинні мати нижчий пріоритет, ніж Pod кандидат.

Коли є доступні кілька вузлів для випередження, планувальник намагається вибрати вузол з набором Podʼів з найнижчим пріоритетом. Однак якщо такі Podʼи мають PodDisruptionBudget, який буде порушений, якщо вони будуть випереджені, то планувальник може вибрати інший вузол з Podʼами вищого пріоритету.

Коли є кілька вузлів для випередження і жоден з вищезазначених сценаріїв не застосовується, планувальник вибирає вузол з найнижчим пріоритетом.

Взаємодія між пріоритетом Podʼа та якістю обслуговування

Пріоритет Podʼа та клас QoS є двома протилежними функціями з невеликою кількістю взаємодій та без типових обмежень щодо встановлення пріоритету Podʼа на основі його класів QoS. Логіка випередження планувальника не враховує QoS при виборі цілей випередження. Випередження враховує пріоритет Podʼа і намагається вибрати набір цілей з найнижчим пріоритетом. Podʼи вищого пріоритету розглядаються для випередження лише тоді, коли видалення Podʼів з найнижчим пріоритетом не є достатнім для того, щоб дозволити планувальнику розмістити Pod кандидат, або якщо Podʼи з найнижчим пріоритетом захищені PodDisruptionBudget.

kubelet використовує пріоритет для визначення порядку Podʼів для виселення через тиск на вузол. Ви можете використовувати клас QoS для оцінки порядку, в якому ймовірно будуть виселятись Podʼи. kubelet ранжує Podʼи для виселення на основі наступних факторів:

  1. Чи використання, якому недостатньо ресурсів, перевищує запити
  2. Пріоритет Podʼа
  3. Обсяг використання ресурсів в порівнянні із запитами

Дивіться Вибір Podʼа для виселення kubelet для отримання додаткової інформації.

Виселення kubeletʼом через тиск на вузол не виселяє Podʼи, коли їх використання не перевищує їх запити. Якщо Pod з нижчим пріоритетом не перевищує свої запити, він не буде виселений. Інший Pod з вищим пріоритетом, який перевищує свої запити, може бути виселений.

Що далі

Змінено August 27, 2024 at 9:57 PM PST: Removing the reviewers section from the front matter (81a711722d)