1. 调度器概述：Kubernetes 调度器的作用、调度流程、调度器架构组件
1.1 调度器在 Kubernetes 集群中的定位
Kubernetes 调度器（kube-scheduler）是控制平面的核心组件之一，负责将待调度的 Pod 绑定到最合适的 Node 上。它不负责运行 Pod，而是通过一系列算法为每个未调度的 Pod 选择一个最优节点，并将绑定决策写入 etcd。
| 角色 | 说明 |
|---|---|
| 决策者 | 为每个新创建的 Pod 选择目标 Node |
| 约束满足者 | 保证调度结果满足 Pod 的资源请求、亲和性、污点容忍等约束 |
| 资源均衡者 | 通过评分机制尽量使集群各节点负载均衡，避免热点 |
| 可扩展平台 | 支持调度框架（Scheduling Framework）扩展点，允许自定义调度逻辑 |
关键认知：调度器只做“决策”而不做“执行”。绑定操作由调度器写入 API Server，kubelet 监听到绑定后才会真正拉取镜像并启动容器。调度器本身不直接与容器运行时交互。
1.2 调度流程：从 Pod 创建到绑定
一个 Pod 从创建到被调度到某个节点，经历以下四个阶段：
- 过滤（Filtering / Predicates）：遍历所有 Node，剔除不满足 Pod 硬性约束的节点（如资源不足、端口冲突、污点不匹配）。
- 评分（Scoring / Priorities）：对通过过滤的 Node 进行打分，分数越高表示越适合运行该 Pod。
- 选择（Select）：从最高分节点中随机选择一个（若多个节点同分），避免调度结果完全确定。
- 绑定（Bind）：将 Pod 与选定 Node 的绑定关系写入 API Server 的 etcd 中。
调度流程核心原则：先硬约束（过滤），后软偏好（评分）。过滤阶段保证可行性，评分阶段追求最优性。
1.3 调度器架构组件
Kubernetes 调度器内部采用插件化架构，核心组件包括：
- 调度队列（Scheduling Queue）：管理待调度的 Pod，支持优先级排序、重试、回退机制。
- 调度框架（Scheduling Framework）：定义了一系列扩展点（Extension Points），允许用户注入自定义插件。
- 插件注册表（Plugin Registry）：管理所有已注册的调度插件，包括内置插件和自定义插件。
- 缓存（Cache）：维护集群中 Node 和 Pod 的快照，避免每次调度都从 API Server 拉取全量数据。
- 绑定器（Binder）：负责将调度结果写入 API Server。
| 组件 | 职责 | 关键特性 |
|---|---|---|
| 调度队列 | 存储待调度 Pod，按优先级排序 | 支持 Pod 重试、回退、抢占 |
| 调度框架 | 定义扩展点，编排插件执行顺序 | QueueSort / PreFilter / Filter / PostFilter / PreScore / Score / NormalizeScore / Reserve / Permit / PreBind / Bind / PostBind |
| 插件注册表 | 管理内置和自定义插件 | 支持动态加载、配置启用/禁用 |
| 缓存 | 维护 Node/Pod 快照 | 增量更新，减少 API Server 压力 |
| 绑定器 | 执行绑定操作 | 异步写入，支持重试 |
注意：调度器缓存与 etcd 中的数据可能存在短暂不一致（秒级）。调度器通过监听机制持续同步，但极端情况下可能产生“调度到已满节点”的问题。生产环境建议配合 Node 资源预留 和 调度器抢占策略 来降低风险。
1.4 调度器扩展点与插件化设计
Kubernetes 调度框架定义了 11 个扩展点，覆盖调度全生命周期：
- QueueSort：定义 Pod 在调度队列中的排序逻辑。
- PreFilter / Filter / PostFilter：过滤阶段的预处理、核心过滤、后处理。
- PreScore / Score / NormalizeScore：评分阶段的预处理、打分、分数归一化。
- Reserve / Permit：资源预留和准入控制。
- PreBind / Bind / PostBind：绑定阶段的预处理、核心绑定、后处理。