[发明专利]集群节点负载均衡方法、装置及计算机存储介质

说明书

本发明公开了一种集群节点负载均衡方法、装置及计算机存储介质，用于解决集群中资源优化调度实时性差、各节点资源利用不均衡等技术问题。本发明在Kubernetes集群中配置有周期运行的负载均衡任务，基于预先配置的综合考虑单一副本、节点均衡和条件重适配三个方面负载均衡策略初步确定出节点上待驱逐的Pod，再根据Pod驱逐规则筛选出符合调度条件的待驱逐Pod，最后调用Pod调度器将确定要驱逐的待驱逐Pod调度到最优节点上。通过本发明能够使集群各节点的资源利用更加均衡，提高集群资源使用率，持续保证Pod的最佳运行环境，降低Pod驱逐等资源回收操作的发生频率，维护集群稳定性。

技术领域

本发明涉及云计算技术领域，尤其涉及一种集群节点负载均衡方法、装置及计算机存储介质。

背景技术

Kubernetes是自动化容器操作的开源平台，可以进行自动化容器的部署和复制，扩展或收缩容器的规模，将容器组织成组并且提供容器间的负载均衡，很容易进行应用程序容器的版本升级，提供容器弹性等丰富的功能。

Kubernetes通常以集群的形式部署，集群有一组节点Node组成，这些节点可以是物理服务器或虚拟机。Kubernetes集群的架构图如下：

Kubernetes集群中的Node节点，是对集群资源的抽象。Kubernetes集群中的Pod是对容器的封装，是应用运行的实体。Node提供资源，而Pod使用资源，这里的资源主要分为计算资源(例如CPU、内存、GPU等)、存储资源(例如磁盘、固态磁盘SSD等)、网络资源(例如网络带宽、IP地址、端口等)。

Kubernetes集群需要统筹集群资源的使用情况，公平合理的将资源分配给相关的Pod容器使用，并且要保证容器生命周期内有足够的资源来保证其运行。与此同时，由于资源分配的独占性，即资源已经分配给了某容器，同样的资源不会再分配给其他容器。

Kubernetes集群需要从优先级与公平性等角度提高集群资源的利用率，为了实现资源被有效调度和分配的同时提高资源使用率，Kubernetes集群针对不同服务质量的预期，通过QoS来对Pod进行服务质量管理，提供了采用请求requests和限制limits两种类型对资源进行分配和使用限制。对于一个Pod来说，服务质量体现在两个具体的指标：CPU和内存。实际过程中，当Node节点上内存资源紧张时，Kubernetes会根据预先设置的不同QoS类别进行相应处理。

在Kubernetes集群中部署应用时，Kubernetes Scheduler调度程序会根据进行调度的那个时间点集群的状态经过一系列调度算法将Pod调度到指定的工作节点上。但是集群的状态是不断变化的，用户创建的Pod也是动态的，随着时间的变化，原来调度到某个工作节点上的Pod在当前可能有更好的节点可以调度。例如以下几种情况可能会因为节点调度而产生资源问题：

(1)Pod的初始调度策略已经不再是最优调度方案，当前节点无法满足Pod的调度条件，比如节点的taints和labels发生了变化；

(2)集群中添加了新的工作节点，按照默认配置可能有一些Pod的最佳调度节点在新加入的工作节点上；

(3)集群中各节点的资源使用率不均匀，一些节点负载过高，另一些负载过低；

(4)一些工作节点上有资源碎片，这些节点调度之后剩余了部分计算资源，但是又低于任何Pod的资源请求requests；或者节点上的内存已经耗尽，但是CPU空闲资源还有很多。