2. 调度框架：Scheduling Framework 与扩展点

Kubernetes 从 v1.19 开始将调度器核心重构为 Scheduling Framework，将调度流程拆解为一系列可插拔的扩展点（Extension Points）。每个扩展点对应调度周期中的一个阶段，允许开发者通过编写插件（Plugin）注入自定义逻辑，而无需修改调度器主代码。

2.1 调度周期与绑定周期

整个调度过程分为两个大阶段：

• Scheduling Cycle（调度周期）：为 Pod 选择一个合适的 Node，是串行执行的。
• Binding Cycle（绑定周期）：将调度结果持久化到 API Server，是并行执行的（多个 Pod 可以同时进行绑定）。

扩展点分布在两个周期中，形成完整的调度流水线：

2.2 扩展点详解

每个扩展点都有明确的职责和调用时机。下表列出所有扩展点及其核心作用：

2.3 扩展点执行流程与插件注册

调度器在启动时加载一组默认插件，用户可以通过 KubeSchedulerConfiguration 自定义启用/禁用插件，或调整插件顺序。以下是一个典型的配置片段：

apiVersion: kubescheduler.config.k8s.io/v1
kind: KubeSchedulerConfiguration
profiles:
  - schedulerName: default-scheduler
    plugins:
      preFilter:
        enabled:
          - name: "NodeResourcesFit"
          - name: "PodTopologySpread"
        disabled:
          - name: "*"   # 禁用所有其他 PreFilter 插件
      filter:
        enabled:
          - name: "NodeUnschedulable"
          - name: "NodeAffinity"
          - name: "TaintToleration"
          - name: "NodeResourcesFit"
      score:
        enabled:
          - name: "NodeResourcesBalancedAllocation"
            weight: 2
          - name: "ImageLocality"
            weight: 1
      bind:
        enabled:
          - name: "DefaultBinder"

2.4 扩展点之间的数据传递

插件之间通过 CycleState（调度周期状态）共享数据。每个 Pod 在调度周期开始时创建一个独立的 CycleState，插件可以在其中写入和读取数据：

// 插件写入数据示例
func (pl *MyPlugin) PreFilter(ctx context.Context, state *framework.CycleState, p *v1.Pod) (*framework.PreFilterResult, *framework.Status) {
    state.Write("myKey", &myData{Value: 42})
    return nil, framework.NewStatus(framework.Success, "")
}

// 后续插件读取数据示例
func (pl *MyPlugin) Score(ctx context.Context, state *framework.CycleState, p *v1.Pod, nodeName string) (int64, *framework.Status) {
    data, err := state.Read("myKey")
    if err != nil {
        return 0, framework.NewStatus(framework.Error, "failed to read state")
    }
    myData := data.(*myData)
    // 使用 myData.Value 进行打分
    return myData.Value, framework.NewStatus(framework.Success, "")
}

2.5 扩展点与调度性能调优

理解扩展点对性能调优至关重要：

• Filter 前置：将计算量小、过滤能力强的插件放在 Filter 前面，尽早淘汰不合格 Node，减少后续打分计算量。
• Score 权重调整：根据业务需求调整打分插件的权重，例如对 CPU 密集型应用提高 NodeResourcesBalancedAllocation 的权重。
• Permit 延迟：利用 Permit 扩展点实现 Pod 调度门控，控制调度节奏，避免突发调度导致集群震荡。
• PostFilter 抢占：在资源紧张时，通过 PostFilter 的抢占机制为高优先级 Pod 腾出空间。

2.6 实战建议：扩展点选择策略

在编写自定义调度插件时，应根据需求选择合适的扩展点：