Kubernetes v1.35: Einführung in das workloadbewusste Scheduling

TL;DR

Kubernetes v1.35 führt das workloadbewusste Scheduling ein, das die effiziente Planung von Gruppen von Pods verbessert. Die neue Workload API ermöglicht es, Anforderungen für Multi-Pod-Anwendungen zu definieren, während das gang scheduling und opportunistic batching die Ressourcennutzung optimieren und die Effizienz steigern.

Hauptinhalt

Die Planung großer Workloads in Kubernetes stellt eine komplexe Herausforderung dar, die über die einfache Zuweisung einzelner Pods hinausgeht. Besonders bei Anwendungen wie maschinellem Lernen, bei denen mehrere identische Pods zusammenarbeiten müssen, ist eine strategische Platzierung entscheidend. Um dieser Herausforderung gerecht zu werden, hat Kubernetes v1.35 das Konzept des workloadbewussten Schedulings eingeführt, das es ermöglicht, Workloads als erste Klasse im kube-scheduler zu behandeln.

Die Einführung der Workload API ist ein zentraler Bestandteil dieser Verbesserungen. Diese API erlaubt es Entwicklern, die gewünschten Eigenschaften und Anforderungen einer Multi-Pod-Anwendung strukturiert zu definieren. Ein Beispiel für die Anwendung dieser API ist das gang scheduling, das sicherstellt, dass Pods in einer “Alles-oder-nichts”-Manier geplant werden. Dies bedeutet, dass alle Pods einer Gruppe nur dann geplant werden, wenn die definierten Mindestanforderungen erfüllt sind, wodurch Ressourcenverschwendung und potenzielle Deadlocks vermieden werden.

Zusätzlich zur Workload API wird die opportunistic batching Funktion in v1.35 eingeführt. Diese Beta-Funktion verbessert die Planungslatenz für identische Pods und ermöglicht eine schnellere Zuweisung ohne die Notwendigkeit einer expliziten Genehmigung durch den Nutzer. Dies trägt zur Effizienzsteigerung bei, insbesondere bei Anwendungen, die eine große Anzahl identischer Pods erfordern.

Technische Details/Implikationen

Die Workload API ist Teil der API-Gruppe scheduling.k8s.io/v1alpha1 und bietet eine strukturierte, maschinenlesbare Definition der Planungsanforderungen. Die Konfiguration des gang schedulings erfolgt durch die Definition eines podGroups innerhalb des Workloads, in dem Mindestanzahl und Planungsrichtlinien festgelegt werden. Das gang scheduling Plugin des Schedulers verwaltet den Lebenszyklus der Pods in der Gruppe und gewährleistet, dass alle Pods gleichzeitig auf Knoten gebunden werden, sofern die Mindestanzahl erreicht ist.

Die opportunistic batching Funktion hingegen verbessert die Planungszeit für identische Pods, indem sie die Zuweisung beschleunigt und somit die Effizienz des gesamten Systems erhöht. Diese Fortschritte sind Teil eines umfassenden Plans zur kontinuierlichen Verbesserung des Schedulings in Kubernetes, einschließlich zukünftiger Erweiterungen des gang scheduling-Algorithmus.

Fazit/Ausblick

Die neuen Funktionen in Kubernetes v1.35 stellen einen bedeutenden Schritt in Richtung einer effizienteren und benutzerfreundlicheren Planung von Workloads dar. Zukünftige Versionen werden voraussichtlich weitere Verbesserungen und Erweiterungen in diesem Bereich bieten, um die nahtlose Verwaltung von Workloads in Kubernetes weiter zu optimieren.