1. 调度器在 K8s 中的位置与核心流程

API Server ←→ etcd ←→ kube-scheduler ←→ kubelet

1. 创建：用户提交 Pod 描述（YAML/Helm/Operator）。

2. 监听：调度器通过 Watch 机制捕获到 spec.nodeName="" 的 Pod。

3. 过滤：根据资源、污点、亲和性等“硬性条件”过滤出可行节点（Feasible Nodes）。

4. 打分：对可行节点按策略打分，最高分胜出。

5. 绑定：将 spec.nodeName 写入 Pod 对象，目标节点的 kubelet 开始真正启动容器。

6. 重调度：节点故障或资源不足 → 删除原 Pod → 回到步骤 2。

调度器是控制面唯一的“决策大脑”，但它不做网络/存储分配；它只是给 Pod 选“座位”。

---

2. 调度方式全景图

级别	方法	典型场景	备注
强制	nodeName	排障、DaemonSet	优先级最高，绕过调度器
标签	nodeSelector	指定 gpu=true、ssd=true	简单，功能有限
亲和	nodeAffinity	软/硬亲和	支持 In/NotIn/Gt/Lt/Exists
Pod 间	podAffinity / podAntiAffinity	同域部署、打散	需大量计算，大集群慎用
污点	taint + toleration	隔离生产/测试、驱逐	NoSchedule / PreferNoSchedule / NoExecute
高级	多调度器、扩展器、Score 插件	自定义算法	自 1.19 支持 Scheduling Framework

---

3. 手把手实战：从简单到高阶

3.1 nodeName —— 一把梭，但风险高

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: one-shot-tool
spec:nodeName: k8s-node2      # 直接绑定，不经过调度器containers:- name: debugimage: alpine:latestcommand: ["sleep", "3600"]

缺点：节点不存在或资源不足时直接 Pending，调度器不会帮你重试。

---

3.2 nodeSelector —— 80% 场景已够用

# 给节点打标签
kubectl label node k8s-node1 disktype=ssd zone=beijing

spec:nodeSelector:disktype: ssdzone: beijing

小技巧：对同一类节点批量打标签 kubectl label node -l node-role.kubernetes.io/worker= tier=frontend

---

3.3 nodeAffinity —— 软/硬策略组

• nodeaffinity支持多种规则匹配条件的配置如

匹配规则	功能
ln	label 的值在列表内
Notln	label 的值不在列表内
Gt	label 的值大于设置的值，不支持Pod亲和性
Lt	label 的值小于设置的值，不支持pod亲和性
Exists	设置的label 存在
DoesNotExist	设置的 label 不存在

affinity:nodeAffinity:requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:   # 必须满足nodeSelectorTerms:- matchExpressions:- {key: disktype, operator: In/NotIn(#在节点中或不在), values: ["ssd"]}preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:  # 尽量满足- weight: 50preference:matchExpressions:- {key: zone, operator: In, values: ["beijing"]}

• IgnoreDuringExecution：节点标签变更后，已运行 Pod 不动。

• 支持 Gt/Lt 做资源范围筛选，如 cpu 核数大于 32。

---

3.4 Pod 间亲和与反亲和

• 那个节点有符合条件的POD就在那个节点运行

• podAffinity 主要解决POD可以和哪些POD部署在同一个节点中的问题

• podAntiAffinity主要解决POD不能和哪些POD部署在同一个节点中的问题。它们处理的是Kubernetes集群内部POD和POD之间的关系。

• Pod 间亲和与反亲和在与更高级别的集合（例如 ReplicaSets，StatefulSets，Deployments 等）一起使用时，

• Pod 间亲和与反亲和需要大量的处理，这可能会显著减慢大规模集群中的调度。

3.4.1 亲和：主要解决POD可以和哪些POD部署在同一个节点中的问题

3.4.2 反亲和：主要解决POD不能和哪些POD部署在同一个节点中的问题

经验值：大规模集群开启 topologyKey: topology.kubernetes.io/zone 可实现跨可用区打散。

---

3.5 Taint & Toleration —— 隔离与驱逐双杀

3.5.1 概念

• Taints(污点)是Node的一个属性，设置了Taints后，默认Kubernetes是不会将Pod调度到这个Node上

• Kubernetes如果为Pod设置Tolerations(容忍)，只要Pod能够容忍Node上的污点，那么Kubernetes就会忽略Node上的污点，就能够(不是必须)把Pod调度过去

• 可以使用命令 kubectl taint 给节点增加一个 taint：

$ kubectl taint nodes <nodename> key=string:effect   #命令执行方法
$ kubectl taint nodes node1 key=value:NoSchedule    #创建
$ kubectl describe nodes server1 | grep Taints        #查询
$ kubectl taint nodes node1 key-                  #删除

其中[effect] 可取值：

effect	作用	常用场景
NoSchedule	新 Pod 不来	GPU 节点仅跑 AI 任务
PreferNoSchedule	尽量不调度	线上节点留有余量
NoExecute	已运行 Pod 驱逐	节点维护、内核升级

3.5.2 实战：

测试污点容忍，node1,node2都设置为NoSchedule

未设置容忍的则显示为pending

---

4. 调度器扩展：自定义策略与性能

4.1 多调度器

当默认调度器无法满足业务场景（如 GPU Binpack、Spark 动态资源）时，可部署自定义调度器并指定：

spec:schedulerName: volcano

4.2 Scheduling Framework（1.19+）

通过插件链在 PreFilter / Filter / Score / Reserve / Permit / Bind 阶段插入自定义逻辑，无需重编 kube-scheduler。
示例：NodeResourcesFit、PodTopologySpread、Coscheduling（gang scheduling）。

4.3 性能调优

• 大规模集群建议开启 percentageOfNodesToScore（默认 50%），减少打分节点数量。

• 监控指标：scheduler_binding_duration_seconds、scheduler_scheduling_attempt_duration_seconds。

---

5. 排查 Pod 无法调度的一页速查

现象	可能原因	排查命令
Pending	资源不足	kubectl describe pod → Events
Pending	节点污点	kubectl get node -o json | jq '.items[].spec.taints'
Pending	亲和冲突	kubectl get pod -o wide 查标签
Pending	PVC 未绑定	kubectl get pvc
Node Lost	节点 NotReady	kubectl get node, 查 kubelet / 网络 / 磁盘

---

6. 总结与最佳实践

1. 90% 场景
   nodeSelector + nodeAffinity + podAntiAffinity 即可满足。

2. 污点策略
   • 生产节点：dedicated=production:NoSchedule
   • 测试节点：env=test:PreferNoSchedule

3. 大规模集群
   • 避免 topologyKey 过细，减少计算量。
   • 使用 namespace + 污点做物理隔离，而非反亲和暴力打散。

4. 持续治理
   • 每个季度 review 节点标签、污点、调度策略。
   • 用 Gatekeeper / Kyverno 做策略即代码（Policy as Code）。

---

附录：一键清理实验资源
kubectl delete pod,deploy --all --grace-period=0 --force