一个Pod调度失败后重新触发调度的所有情况分析

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• 正文
• flushUnschedulablePodsLeftover
• flushBackoffQCompleted
• 新加入节点
• 节点更新
• 已经存在的 Pod 发生变化
• 集群内有Pod删除

正文

在 k8s 中一个Pod由于某些原因调度失败后，会被放入调度失败队列，这个队列里面的Pod后面都怎么样了呢？

他们怎么样才能重新获取到”重新做人的机会“呢？这篇文章，我们从源码的角度来看看来龙去脉

在 k8s 中会起两个协程，定期把 backoffQ 和 unscheduledQ 里面的 Pod拿到activeQ里面去

func (p *PriorityQueue) Run() {
   go wait.Until(p.flushBackoffQCompleted, 1.0*time.Second, p.stop)
   go wait.Until(p.flushUnschedulablePodsLeftover, 30*time.Second, p.stop)
}

flushUnschedulablePodsLeftover

func (p *PriorityQueue) flushUnschedulablePodsLeftover() {
   p.lock.Lock()
   defer p.lock.Unlock()
   var podsToMove []*framework.QueuedPodInfo
   currentTime := p.clock.Now()
   for _, pInfo := range p.unschedulablePods.podInfoMap {
      lastScheduleTime := pInfo.Timestamp
      if currentTime.Sub(lastScheduleTime) > p.podMaxInUnschedulablePodsDuration {
         podsToMove = append(podsToMove, pInfo)
      }
   }
   if len(podsToMove) > 0 {
      p.movePodsToActiveOrBackoffQueue(podsToMove, UnschedulableTimeout)
   }
}

    func (p *PriorityQueue) movePodsToActiveOrBackoffQueue(podInfoList []*framework.QueuedPodInfo, event framework.ClusterEvent) {
       activated := false
       for _, pInfo := range podInfoList {
          // If the event doesn't help making the Pod schedulable, continue.
          // Note: we don't run the check if pInfo.UnschedulablePlugins is nil, which denotes
          // either there is some abnormal error, or scheduling the pod failed by plugins other than PreFilter, Filter and Permit.
          // In that case, it's desired to move it anyways.
          if len(pInfo.UnschedulablePlugins) != 0 && !p.podMatchesEvent(pInfo, event) {
             continue
          }
          pod := pInfo.Pod
          if p.isPodBackingoff(pInfo) {
             if err := p.podBackoffQ.Add(pInfo); err != nil {
                klog.ErrorS(err, "Error adding pod to the backoff queue", "pod", klog.KObj(pod))
             } else {
                metrics.SchedulerQueueIncomingPods.WithLabelValues("backoff", event.Label).Inc()
                p.unschedulablePods.delete(pod)
             }
          } else {
             if err := p.activeQ.Add(pInfo); err != nil {
                klog.ErrorS(err, "Error adding pod to the scheduling queue", "pod", klog.KObj(pod))
             } else {
                    metrics.SchedulerQueueIncomingPods.WithLabelValues("active", event.Label).Inc()
                p.unschedulablePods.delete(pod)
             }
          }
       }
       p.moveRequestCycle = p.schedulingCycle
       if activated {
          p.cond.Broadcast()
       }
    }

将在unscheduledQ里面停留时长超过podMaxInUnschedulablePodsDuration（默认是5min）的pod放入到 ActiveQ 或 BackoffQueue，具体是放到哪个队列里面，根据下面规则判断：

• 根据这个Pod尝试被调度的次数，计算这个Pod应该等待下一次调度的时间，计算规则为指数级增长，即按照1s,2s,4s,8s这样的时间进行等待，但是这个等待时间也不会无限增加，会受到 podMaxBackoffDuration（默认10s） 的限制，这个参数的意思是一个 Pod处于Backoff的最大时间，如果等待的时间如果超过了 podMaxBackoffDuration，那么就只等待 podMaxBackoffDuration 就会再次被调度；
• 当前时间 - 上次调度的时间 > 根据1获取到的应该等待的时间，那么就把Pod放到activeQ里面，将会被调度，否则Pod被放入 backoff 队列里继续等待，如果是在backoff 队列等待的话，后面就会被flushBackoffQCompleted取出

所以这里 Pod 如果满足条件的话 就一定会从unscheduleQ里面移到 backooff里面或者activeQ里面

flushBackoffQCompleted

去取 backoff 队列（优先队列）里面取等待时间结束的 Pod，放入 activeQ

func (p *PriorityQueue) flushBackoffQCompleted() {
   p.lock.Lock()
   defer p.lock.Unlock()
   activated := false
   for {
      rawPodInfo := p.podBackoffQ.Peek()
      if rawPodInfo == nil {
         break
      }
      pod := rawPodInfo.(*framework.QueuedPodInfo).Pod
      boTime := p.getBackoffTime(rawPodInfo.(*framework.QueuedPodInfo))
      if boTime.After(p.clock.Now()) {
         break
      }
      _, err := p.podBackoffQ.Pop()
      if err != nil {
         klog.ErrorS(err, "Unable to pop pod from backoff queue despite backoff completion", "pod", klog.KObj(pod))
         break
      }
      p.activeQ.Add(rawPodInfo)
      metrics.SchedulerQueueIncomingPods.WithLabelValues("active", BackoffComplete).Inc()
      activated = true
   }
   if activated {
      p.cond.Broadcast()
   }
}

那么除了上述定期主动去判断一个 UnscheduledQ 或 backoffQ 里面的Pod是不是可以再次被调度，那么还有没有其他情况呢？

答案是有的。

还有四种情况会重新判断这两个队列里的 Pod 是不是要重新调度

• 有新节点加入集群
• 节点配置或状态发生变化
• 已经存在的 Pod 发生变化
• 集群内有Pod被删除

informerFactory.Core().V1().Nodes().Informer().AddEventHandler(
   cache.ResourceEventHandlerFuncs{
      AddFunc:    sched.addNodeToCache,
      UpdateFunc: sched.updateNodeInCache,
      DeleteFunc: sched.deleteNodeFromCache,
   },
)

新加入节点

func (sched *Scheduler) addNodeToCache(obj interface{}) {
   node, ok := obj.(*v1.Node)
   if !ok {
      klog.ErrorS(nil, "Cannot convert to *v1.Node", "obj", obj)
      return
   }
   nodeInfo := sched.Cache.AddNode(node)
   klog.V(3).InfoS("Add event for node", "node", klog.KObj(node))
   sched.SchedulingQueue.MoveAllToActiveOrBackoffQueue(queue.NodeAdd, preCheckForNode(nodeInfo))
}

func preCheckForNode(nodeInfo *framework.NodeInfo) queue.PreEnqueueCheck {
   // Note: the following checks doesn't take preemption into considerations, in very rare
   // cases (e.g., node resizing), "pod" may still fail a check but preemption helps. We deliberately
   // chose to ignore those cases as unschedulable pods will be re-queued eventually.
   return func(pod *v1.Pod) bool {
      admissionResults := AdmissionCheck(pod, nodeInfo, false)
      if len(admissionResults) != 0 {
         return false
      }
      _, isUntolerated := corev1helpers.FindMatchingUntoleratedTaint(nodeInfo.Node().Spec.Taints, pod.Spec.Tolerations, func(t *v1.Taint) bool {
         return t.Effect == v1.TaintEffectNoSchedule
      })
      return !isUntolerated
   }
}

可以看到，当有节点加入集群的时候，会把unscheduledQ 里面的Pod 依次拿出来做下面的判断：

• Pod 对 节点的亲和性
• Pod 中 Nodename不为空 那么判断新加入节点的Name判断pod Nodename是否相等
• 判断 Pod 中容器对端口的要求是否和新加入节点已经被使用的端口冲突
• Pod 是否容忍了Node的Pod

只有上述4个条件都满足，那么新加入节点这个事件才会触发这个未被调度的Pod加入到 backoffQ 或者 activeQ，至于是加入哪个queue，上面已经分析过了

节点更新

func (sched *Scheduler) updateNodeInCache(oldObj, newObj interface{}) {
   oldNode, ok := oldObj.(*v1.Node)
   if !ok {
      klog.ErrorS(nil, "Cannot convert oldObj to *v1.Node", "oldObj", oldObj)
      return
   }
   newNode, ok := newObj.(*v1.Node)
   if !ok {
      klog.ErrorS(nil, "Cannot convert newObj to *v1.Node", "newObj", newObj)
      return
   }
   nodeInfo := sched.Cache.UpdateNode(oldNode, newNode)
   // Only requeue unschedulable pods if the node became more schedulable.
   if event := nodeSchedulingPropertiesChange(newNode, oldNode); event != nil {
      sched.SchedulingQueue.MoveAllToActiveOrBackoffQueue(*event, preCheckForNode(nodeInfo))
   }
}

func nodeSchedulingPropertiesChange(newNode *v1.Node, oldNode *v1.Node) *framework.ClusterEvent {
   if nodeSpecUnschedulableChanged(newNode, oldNode) {
      return &queue.NodeSpecUnschedulableChange
   }
   if nodeAllocatableChanged(newNode, oldNode) {
      return &queue.NodeAllocatableChange
   }
   if nodeLabelsChanged(newNode, oldNode) {
      return &queue.NodeLabelChange
   }
   if nodeTaintsChanged(newNode, oldNode) {
      return &queue.NodeTaintChange
   }
   if nodeConditionsChanged(newNode, oldNode) {
      return &queue.NodeConditionChange
   }
   return nil
}

首先是判断节点是何种配置发生了变化，有如下情况

• 节点可调度情况发生变化
• 节点可分配资源发生变化
• 节点标签发生变化
• 节点污点发生变化
• 节点状态发生变化

如果某个 Pod 调度失败的原因可以匹配到上面其中一个原因，那么节点更新这个事件才会触发这个未被调度的Pod加入到 backoffQ 或者 activeQ

informerFactory.Core().V1().Pods().Informer().AddEventHandler(
   cache.FilteringResourceEventHandler{
      FilterFunc: func(obj interface{}) bool {
         switch t := obj.(type) {
         case *v1.Pod:
            return assignedPod(t)
         case cache.DeletedFinalStateUnknown:
            if _, ok := t.Obj.(*v1.Pod); ok {
               // The carried object may be stale, so we don't use it to check if
               // it's assigned or not. Attempting to cleanup anyways.
               return true
            }
            utilruntime.HandleError(fmt.Errorf("unable to convert object %T to *v1.Pod in %T", obj, sched))
            return false
         default:
            utilruntime.HandleError(fmt.Errorf("unable to handle object in %T: %T", sched, obj))
            return false
         }
      },
      Handler: cache.ResourceEventHandlerFuncs{
         AddFunc:    sched.addPodToCache,
         UpdateFunc: sched.updatePodInCache,
         DeleteFunc: sched.deletePodFromCache,
      },
   },
)

已经存在的 Pod 发生变化

func (sched *Scheduler) addPodToCache(obj interface{}) {
   pod, ok := obj.(*v1.Pod)
   if !ok {
      klog.ErrorS(nil, "Cannot convert to *v1.Pod", "obj", obj)
      return
   }
   klog.V(3).InfoS("Add event for scheduled pod", "pod", klog.KObj(pod))
   if err := sched.Cache.AddPod(pod); err != nil {
      klog.ErrorS(err, "Scheduler cache AddPod failed", "pod", klog.KObj(pod))
   }
   sched.SchedulingQueue.AssignedPodAdded(pod)
}

func (p *PriorityQueue) AssignedPodAdded(pod *v1.Pod) {
   p.lock.Lock()
   p.movePodsToActiveOrBackoffQueue(p.getUnschedulablePodsWithMatchingAffinityTerm(pod), AssignedPodAdd)
   p.lock.Unlock()
}

func (p *PriorityQueue) getUnschedulablePodsWithMatchingAffinityTerm(pod *v1.Pod) []*framework.QueuedPodInfo {
   var nsLabels labels.Set
   nsLabels = interpodaffinity.GetNamespaceLabelsSnapshot(pod.Namespace, p.nsLister)
   var podsToMove []*framework.QueuedPodInfo
   for _, pInfo := range p.unschedulablePods.podInfoMap {
      for _, term := range pInfo.RequiredAffinityTerms {
         if term.Matches(pod, nsLabels) {
            podsToMove = append(podsToMove, pInfo)
            break
         }
      }
   }
   return podsToMove
}

可以看到，已经存在的Pod发生变化后，会把这个Pod亲和性配置依次和unscheduledQ里面的Pod匹配，如果能够匹配上，那么节点更新这个事件才会触发这个未被调度的Pod加入到 backoffQ 或者 activeQ。

集群内有Pod删除

func (sched *Scheduler) deletePodFromCache(obj interface{}) {
  var pod *v1.Pod
   switch t := obj.(type) {
   case *v1.Pod:
      pod = t
   case cache.DeletedFinalStateUnknown:
      var ok bool
      pod, ok = t.Obj.(*v1.Pod)
      if !ok {
         klog.ErrorS(nil, "Cannot convert to *v1.Pod", "obj", t.Obj)
         return
      }
   default:
      klog.ErrorS(nil, "Cannot convert to *v1.Pod", "obj", t)
      return
   }
   klog.V(3).InfoS("Delete event for scheduled pod", "pod", klog.KObj(pod))
   if err := sched.Cache.RemovePod(pod); err != nil {
      klog.ErrorS(err, "Scheduler cache RemovePod failed", "pod", klog.KObj(pod))
   }
   sched.SchedulingQueue.MoveAllToActiveOrBackoffQueue(queue.AssignedPodDelete, nil)
}

可以看到，Pod删除时间不像其他时间需要做额外的判断，这个preCheck函数是空的，所以所有 unscheduledQ 里面的Pod都会被放到 activeQ或者backoffQ里面。

从上面的情况，我们可以看到，集群内有事件发生变化，是可以加速调度失败的Pod被重新调度的进程的。常规的是，调度失败的 Pod 需要等5min 然后才会被重新加入 backoff 或 activeQ。backoffQ里面的Pod也需要等一段时间才会重新调度。这也就是为什么，当你修改节点配置的时候，能看到Pod马上重新被调度的原因

上面就是一个Pod调度失败后，重新触发调度的所有情况了。

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