在Kubernetes（K8s）中，Scheduler是一個至關重要的核心元件，其主要作用是負責叢集中Pod的排程。以下是Scheduler的詳細作用及實現原理：
1. Scheduler的作用
- 資源分配：Scheduler根據每個Pod的資源請求（如CPU、記憶體）以及節點當前的可用資源情況，選擇合適的Node來執行Pod。這有助於確保Pod能夠在滿足其資源需求的節點上執行，從而提高資源的利用率和系統的效能。
- 滿足約束條件：Scheduler會考慮Pod的排程約束條件和親和性/反親和性規則，如節點標籤、區域、拓撲結構等要求。這些規則有助於確保Pod被排程到符合其特定需求的Node上，從而滿足應用的部署要求。
- 服務穩定性與最佳化：透過預選（Filtering）和優選（Scoring）兩個階段的策略執行，Scheduler不僅確保Pod能夠成功排程，還儘可能地最佳化叢集的整體效能和可靠性。這包括將Pod分散到不同的節點上以降低故障風險，以及選擇負載較低的節點以提高系統的響應速度等。
2. Scheduler的實現原理
Scheduler的工作流程主要包括以下幾個關鍵步驟：
- 監聽事件：Scheduler會持續監聽API Server的事件。一旦有新的待排程Pod或已有Pod需要重新排程時，Scheduler將介入並進行排程決策。
- 預選過程：Scheduler遍歷整個叢集的所有Node列表，並對於每一個Node，檢查該節點是否滿足Pod的資源需求和其他硬性約束條件，如節點標籤匹配、容忍度（Taints and Tolerations）、儲存容量等。如果一個Node透過了所有預選策略，則會被加入候選節點集合。
- 優選過程：Scheduler對候選節點集合應用一系列優選策略，為每個節點計算一個優先順序分數。這些優選策略可以包括預設的系統策略（如基於資源利用率的打分）以及使用者自定義的策略。Scheduler根據各個節點得到的積分排序，得分最高的節點將被選為Pod的最佳排程位置。
- 繫結節點：當確定了最優節點後，Scheduler會在API Server中為Pod建立一個binding物件，將Pod與選定的Node繫結在一起。排程結果會被寫入etcd，並通知kubelet開始在該Node上啟動Pod。
- 持續觀察與調整：Scheduler不斷地觀察叢集狀態的變化，並相應地調整Pod的位置，以適應叢集資源的實時變化及業務需求。
3. Scheduler的擴充套件與自定義
Kubernetes允許使用者編寫和部署自定義的排程器，以替代預設的排程器或與之共存。這可以透過以下步驟實現：
- 建立排程器外掛：基於Kubernetes提供的排程框架，使用者可以建立新的排程外掛。這些外掛可以是過濾外掛、打分外掛、預繫結外掛等，用於實現特定的排程邏輯。
- 配置排程器：在kube-scheduler配置檔案中新增或修改排程外掛，以啟用自定義的排程邏輯。
- 部署自定義排程器：將自定義排程器部署到Kubernetes叢集中，並在Pod定義中指定使用自定義排程器。
綜上所述，Kubernetes Scheduler實現了叢集資源的有效利用和Pod的智慧排程。同時，透過提供擴充套件和自定義的功能，Scheduler還能夠滿足不同應用的需求，為Kubernetes叢集的高效執行提供有力支援。