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更新时间：2024-04-23 GMT+08:00
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应用扩缩容优先级策略

应用扩缩容优先级策略支持对应用扩缩容进行控制。在使用默认扩缩容优先级策略的情况下，扩容过程中Pod优先被调度到包周期的节点，其次被调度到按需计费的节点，最后被调度到virtual-kubelet节点（弹性至CCI）；缩容过程中优先删除virtual-kubelet节点（弹性至CCI）的Pod，其次删除按需计费节点上的Pod，最后删除包周期节点上的Pod。

约束与限制

  • 集群版本为v1.23.11及以上、v1.25.6及以上、v1.27.3及以上，以及其他更高版本集群。
  • 集群中需安装Volcano调度器插件（1.12.1及以上版本，并开启应用扩缩容优先级策略开关）。
  • 当前扩缩容优先级功能仅支持对Deployment（也间接包括ReplicaSet）生效，并且需要将工作负载的spec.schedulerName设置成volcano或者将集群默认调度器设置成volcano。目前对于没有设置资源Requests和Limits属性的工作负载，扩容优先级功能不生效。
  • 以使用默认优先级策略为例，调度器在调度工作负载时会按照包周期节点 > 按需节点 > virtual-kubelet节点（弹性至CCI）的优先级进行调度。但由于调度器会从多个维度对调度结果进行考虑，本优先级策略只是其中一个维度，因此无法百分百确保完全实现上述优先级。
  • Volcano调度器存在调度性能和调度结果之间的权衡。当集群存在大量可调度节点时，Volcano出于调度性能的考虑会只选择其中一部分节点来进行调度选择，不会计算全局调度最优解，详情请参见社区文档链接。因此该行为与本优先级策略存在冲突，您可以调整Volcano可调度的节点比例，来使得volume选择所有节点进行调度。

应用扩缩容优先级策略介绍

开启应用扩缩容优先级策略，将会在集群中新增两类CRD资源，分别为Balancer与BalancerPolicyTemplate，并创建默认的扩缩容优先级策略，详情请参见默认应用扩缩容优先级策略。Volcano插件根据BalancerPolicyTemplate来获取各个节点的优先级，以控制应用扩容时Pod调度的优先级，同时volcano插件基于Balancer和BalancerPolicyTemplate来设置应用缩容时的优先级。

  • BalancerPolicyTemplate CRD资源用来进行优先级策略定义。以默认扩缩容优先级策略为例，默认BalancerPolicyTemplate CR资源将会把包周期节点的优先级设置为最高，按需计费节点次之，virtual-kubelet节点（弹性至CCI）设置为最低。

    BalancerPolicyTemplate CR资源不支持更新操作。

  • Balancer CRD资源用来申明扩缩容优先级的作用范围。创建Balancer CR资源时，可以指定某个命名空间下的工作负载作为生效范围，也可以具体指定某个Deployment或者某个ReplicaSet工作负载作为生效范围。

一个Balancer CR资源对应一个BalancerPolicyTemplate CR资源，两者结合共同申明哪些工作负载使用了哪些优先级策略。

插件默认的扩缩容优先级策略通过BalancerPolicyTemplate对象将包周期节点、按需计费节点、virtual-kubelet节点（弹性至CCI）三种类型分成不同的优先级，扩容时，volcano在调度新增Pod时将会考虑这些优先级，优先将Pod调度到优先级高的包周期节点上。

通过Balancer和BalancerPolicyTemplate对象，Volcano插件对Balancer作用范围内的Pod，根据BalancerPolicyTemplate对象定义的优先级分别打上以下注解：

  • openvessel.io/workload-balancer-score：表示Pod的分值，对于高优先级节点上的Pod，其对应的分值也相对较大。
  • autoscaling.volcano.sh/dominated-by-balancer：表示当前Pod受哪个Balancer对象控制，缩容时会优先缩容分值低的Pod。

如果用户原先的Pod已经存在社区支持的controller.kubernetes.io/pod-deletion-cost注解，那么缩容时将会按照该值定义的优先级来进行缩容。当两个Pod对应controller.kubernetes.io/pod-deletion-cost值相同时，才会按照openvessel.io/workload-balancer-score注解定义的优先级进行缩容。

配置应用扩缩容优先级策略

  1. 开启应用扩缩容优先级策略开关并成功安装Volcano插件后，会在集群中创建默认扩缩容优先级策略。

    1. 获取默认Balancer CR资源。
      # kubectl get balancer default-balancer -oyaml

apiVersion: autoscaling.volcano.sh/v1alpha1
kind: Balancer
metadata:
  name: default-balancer
spec:
  balancerPolicyTemplateName: default-balancerpolicytemplate
  targets:
  - namespaceSelector:
      matchExpressions:
        - key: kubernetes.io/metadata.name
          operator: Exists
  weight: 10
    2. 获取默认BalancerPolicyTemplate CR资源。
      # kubectl get balancerpolicytemplate default-balancerpolicytemplate -oyaml

apiVersion: autoscaling.volcano.sh/v1alpha1
kind: BalancerPolicyTemplate
metadata:
  name: default-balancerpolicytemplate
spec:
  policy:
    policyName: Priority
    priorities:
      priorityGroups:
      - priority: 10
        requirements:
        - key: node.cce.io/billing-mode
          operator: In
          values:
          - post-paid
      - priority: 100
        requirements:
        - key: node.cce.io/billing-mode
          operator: In
          values:
          - pre-paid
      - priority: 1
        requirements:
        - key: kubernetes.io/role
          operator: In
          values:
          - virtual-kubelet
          - bursting

    具体参数含义请参见默认应用扩缩容优先级策略。

  2. 部署工作负载，设定实例数为1。

    当前应用的Pod将会优先调度到包周期节点上。

    apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: balancer-test
  namespace: default
  labels:
    virtual-kubelet.io/burst-to-cci: 'auto'  #如果集群资源不足时，支持将Pod部署到CCI集群
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: balancer-test
  template:
      labels:
        app: balancer-test
    spec:
      containers:
        image: nginx:latest
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        name: container-1
        resources:
          limits:
            cpu: 250m
            memory: 512Mi
          requests:
            cpu: 250m
            memory: 512Mi
      schedulerName: volcano

  3. 调整工作负载实例数为5。

    当前应用的Pod将会优先调度到包周期节点上。在包周期节点资源不足情况下，优先调度到按需计费节点上。在按需计费节点资源不足情况下，优先调度到virtual-kubelet节点（弹性至CCI）。

    apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: balancer-test
  namespace: default
  labels:
    virtual-kubelet.io/burst-to-cci: 'auto'  #如果集群资源不足时，支持将Pod部署到CCI集群
spec:
  replicas: 5
  selector:
    matchLabels:
      app: balancer-test
  template:
      labels:
        app: balancer-test
    spec:
      containers:
        image: nginx:latest
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        name: container-1
        resources:
          limits:
            cpu: 250m
            memory: 512Mi
          requests:
            cpu: 250m
            memory: 512Mi
      schedulerName: volcano

  4. 查看各种类型节点上Pod的分值。

    1. 包周期节点上的Pod。
      apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  annotations:
    autoscaling.volcano.sh/dominated-by-balancer: default-balancer  #当前Pod通过名为default-balancer的Balancer CR资源控制扩缩优先级
    openvessel.io/workload-balancer-score: "100" #当前包周期节点对应的优先级，也代表着Pod的分值
    ...
  nodeName: 192.168.20.100 #包周期节点
    2. 按需计费节点上的Pod。
      apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  annotations:
    autoscaling.volcano.sh/dominated-by-balancer: default-balancer #当前Pod通过名为default-balancer的Balancer CR资源控制扩缩优先级
    openvessel.io/workload-balancer-score "10"  #当前按需计费节点对应的优先级，也代表着Pod的分值
    ...
  nodeName: 192.168.20.196 #按需计费节点
    3. virtual-kubelet节点（弹性至CCI）的Pod。
      apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  annotations:
    autoscaling.volcano.sh/dominated-by-balancer: default-balancer #当前Pod通过名为default-balancer的Balancer CR资源控制扩缩优先级
    openvessel.io/workload-balancer-score: "1"  #当前virtual-kubelet节点对应的优先级，也代表着pod的分值
    ...
  nodeName: virtual-kubelet #virtual-kubelet节点

  5. 逐步进行工作负载的缩容操作，调小实例数。

    virtual-kubelet节点（弹性至CCI）的Pod将优先被删除，其次为按需计费节点上的Pod，最后为包周期节点上的Pod。

默认应用扩缩容优先级策略

使用默认应用扩缩容优先级策略的情况下，集群中存在两个默认CR资源：

  • Balancer CRD对应的CR资源
    apiVersion: autoscaling.volcano.sh/v1alpha1
kind: Balancer
metadata:
  name: default-balancer
spec:
  balancerPolicyTemplateName: default-balancerpolicytemplate
  targets:
  - namespaceSelector:
      matchExpressions:
        - key: kubernetes.io/metadata.name
          operator: Exists
  weight: 10
    表1 Balancer对象关键参数说明

    字段

    含义

    类型

    备注

    metadata.name

    名称

    String

    必填字段。

    spec. balancerPolicyTemplateName

    优先级策略名称

    String

    必填字段。值为集群中相应BalancerPolicyTemplate CR资源名。

    spec.targets

    优先级策略作用范围

    Slice

    必填字段。举例：

    • 针对default命名空间下的应用生效
      spec:
  targets:
  - namespaceSelector:
      matchLabels:
        kubernetes.io/metadata.name: default
    • 针对default、other、another多个命名空间下的应用生效
      spec:
  targets:
  - namespaceSelector:
      matchExpressions:
        - key: kubernetes.io/metadata.name
          operator: In
          values:
          - default
          - other
          - another
    • 针对所有命名空间下的应用生效
      spec:
  targets:
  - namespaceSelector:
      matchExpressions:
        - key: kubernetes.io/metadata.name
          operator: Exists
    • 只针对名为xxx-xxx-xxx，类型为Deployment的应用生效
      spec:
  targets:
  - objectSelectors:
      - name: xxx-xxx-xxx
        kind: Deployment
    • 只针对命名空间为default，名为xxx-xxx-xxx类型为Deployment的应用生效
      spec:
  targets:
  - namespaceSelector:
      matchLabels:
        kubernetes.io/metadata.name: default
    objectSelectors:
      - name: xxx-xxx-xxx
        kind: Deployment

    spec.weight

    优先级策略权重

    int32

    必填字段。在集群存在多个Balancer 对象资源情况下，某个应用可能存在于多个Balancer对象作用范围的交集中，此时选择weight值大的Balancer对象生效。
  • BalancerPolicyTemplate CRD对应的CR资源
    apiVersion: autoscaling.volcano.sh/v1alpha1
kind: BalancerPolicyTemplate
metadata:
  name: default-balancerpolicytemplate
spec:
  policy:
    policyName: Priority
    priorities:
      priorityGroups:
      - priority: 10
        requirements:
        - key: node.cce.io/billing-mode
          operator: In
          values:
          - post-paid
      - priority: 100
        requirements:
        - key: node.cce.io/billing-mode
          operator: In
          values:
          - pre-paid
      - priority: 1
        requirements:
        - key: kubernetes.io/role
          operator: In
          values:
          - virtual-kubelet
          - bursting
    表2 BalancerPolicyTemplate对象关键参数说明

    字段

    含义

    类型

    备注

    metadata.name

    名称

    String

    必填字段。

    spec.policy

    优先级策略内容

    Struct

    必填字段。

    spec.policy.policyname

    优先级策略名

    String

    必填字段。当前只支持名为“Priority”的优先级策略。

    spec.policy.priorities. priorityGroups

    优先级策略中定义的具体优先级

    Slice

    必填字段。举例：

    • 将包周期节点的优先级设置为100
            priorityGroups:
      - priority: 100
        requirements:
        - key: node.cce.io/billing-mode
          operator: In
          values:
          - pre-paid
    • 将按需计费节点的优先级设置为10
            priorityGroups:
      - priority: 10
        requirements:
        - key: node.cce.io/billing-mode
          operator: In
          values:
          - post-paid
    • 将virtual-kubelet/bursting节点的优先级设置为1
            priorityGroups:
      - priority: 1
        requirements:
        - key: kubernetes.io/role
          operator: In
          values:
          - virtual-kubelet
          - bursting

自定义应用扩缩容优先级策略

BalancerPolicyTemplate 资源用来进行优先级策略定义，如果用户需要自定义应用扩缩容优先级策略，则需要针对其内容进行修改。

如果存在多个BalancerPolicyTemplate资源，扩缩策略执行结果将受到这些资源对象的共同作用。因此，如果用户不存在默认扩缩容优先级策略的应用场景，可以执行如下命令对默认优先级策略进行删除。

kubectl delete balancerpolicytemplate default-balancerpolicytemplate

以“扩容时优先将工作负载调度到HCE2.0操作系统的节点，其次调度到欧拉操作系统的节点；缩容时优先删除欧拉操作系统节点上的工作负载，其次删除HCE2.0操作系统上的工作负载”为例：

  1. 编写新BalancerPolicyTemplate 资源对象。

    vim new-balancerpolicytemplate.yaml
    内容如下： 
    apiVersion: autoscaling.volcano.sh/v1alpha1
kind: BalancerPolicyTemplate
metadata:
  name: new-balancerpolicytemplate
spec:
  policy:
    policyName: Priority
    priorities:
      priorityGroups:
      - priority: 10    # 设置欧拉操作系统节点优先级为10
        requirements:
        - key: os.name  # 节点操作系统标签
          operator: In
          values:
          - EulerOS_2.0_SP9x86_64  # 可能涉及操作系统的小版本号，用户可以根据自身场景，任意添加
      - priority: 100   # 设置HCE2.0操作系统节点优先级为100
        requirements:
        - key: os.name  # 节点操作系统标签
          operator: In
          values:
          - Huawei_Cloud_EulerOS_2.0_x86_64

  2. 创建新BalancerPolicyTemplate资源对象。

    kubectl create -f new-balancerpolicytemplate.yaml

  3. 修改default-balancer对象内容，也可以按需进行新建balancer对象

    kubectl edit balancer default-balancer
    修改内容如下： 
    apiVersion: autoscaling.volcano.sh/v1alpha1
kind: Balancer
metadata:
  name: default-balancer
spec:
  balancerPolicyTemplateName: new-balancerpolicytemplate
  targets:
  - namespaceSelector:
      matchExpressions:
        - key: kubernetes.io/metadata.name
          operator: Exists
  weight: 10

  4. 查看各个Pod的注解中openvessel.io/workload-balancer-score对应的值是否满足预期。

    EulerOS节点上Pod的openvessel.io/workload-balancer-score注解对应值是10；HCE2.0节点上的pod 的openvessel.io/workload-balancer-score注解对应值是100。

附录：调整Volcano可调度的节点比例

编写volcano-scheduler资源对象。 
kubectl edit deploy volcano-scheduler -nkube-system

内容如下：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: volcano-scheduler
    app.kubernetes.io/managed-by: Helm
    release: cceaddon-volcano
  name: volcano-scheduler
  namespace: kube-system
spec:
  progressDeadlineSeconds: 600
  replicas: 1
  revisionHistoryLimit: 10
  selector:
    matchLabels:
      app: volcano-scheduler
  strategy:
    rollingUpdate:
      maxSurge: 10%
      maxUnavailable: 1
    type: RollingUpdate
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      labels:
        app: volcano-scheduler
        release: cceaddon-volcano
    spec:
      affinity:
        podAntiAffinity:
          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - podAffinityTerm:
              labelSelector:
                matchExpressions:
                - key: app
                  operator: In
                  values:
                  - volcano-scheduler
              topologyKey: topology.kubernetes.io/zone
            weight: 100
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - labelSelector:
              matchExpressions:
              - key: app
                operator: In
                values:
                - volcano-scheduler
            topologyKey: kubernetes.io/hostname
      containers:
      - command:
        - /bin/sh
        - -c
        - /volcano-scheduler --leader-elect=true --lock-object-namespace=kube-system
          --feature-gates=CSIMigrationFlexVolumeFuxi=true,CSIMigrationFlexVolumeFuxiComplete=true,MultiGPUScheduling=true
          --kube-api-qps=200 --alsologtostderr --listen-address=$(MY_POD_IP):8080
          --enable-healthz=true --healthz-address=$(MY_POD_IP):11251 --enable-metrics=true --percentage-nodes-to-find=100
          --scheduler-conf=/volcano.scheduler/default-scheduler.conf -v=3 1>>/var/log/volcano/volcano-scheduler.log

其中--percentage-nodes-to-find=100表示Volcano在进行调度选择时可以遍历集群中的所有节点。

父主题： Volcano调度
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