插件开发

文档说明

This document is generated with assistance from Qoder AI.

目录

1. 简介
2. 调度器插件架构
3. QoS Manager 插件架构
4. 插件接口要求
5. 插件注册机制
6. 调度器插件实现示例
7. QoS Manager 插件实现示例
8. 开发工作流
9. 生命周期方法与回调机制
10. 常见陷阱与调试策略

简介

Koordinator 为扩展调度器和 koordlet 组件提供全面的插件系统。本文档详细介绍架构、接口要求和创建自定义插件的开发工作流。插件系统使开发者能够通过良好定义的扩展点扩展调度决策和 QoS 策略。

调度器插件架构通过 FrameworkExtender 模式扩展 Kubernetes 调度框架。QoS manager 插件系统提供基于功能门的注册，用于在节点级别实现自定义 QoS 策略。两个系统都遵循插件注册、生命周期管理和组件集成的一致模式。

调度器插件架构

Koordinator 的调度器插件通过 FrameworkExtender 接口扩展 Kubernetes 调度框架，增强基础框架以支持 Koordinator 能力。扩展器模式允许插件访问 Koordinator 资源，同时参与标准调度。

FrameworkExtender 关键能力：

• 访问 Koordinator 的自定义 clientset 以进行 CRD 交互
• 预留提名和恢复工作流
• 自定义错误处理过滤器
• Pod 遗忘处理器用于清理
• 调度转换器以修改 pod/节点信息

插件在初始化期间注册并在特定扩展点被调用。FrameworkExtender 管理插件生命周期并协调跨调度阶段的执行。

章节来源

• interface.go

QoS Manager 插件架构

QoS manager 通过基于功能门的注册提供插件系统，用于实现自定义 QoS 策略，允许动态插件启用/禁用。

组件：

• ExtensionPlugin 接口：QoS 插件契约（InitFlags、Setup、Run 方法）
• RegisterQOSExtPlugin：向系统注册插件
• SetupPlugins：使用依赖项初始化插件
• StartPlugins：基于功能门启动启用的插件

插件使用功能门注册以实现动态控制。QoS manager 编排插件生命周期，确保正确初始化和启动。

章节来源

• extension.go

插件接口要求

Koordinator 插件必须根据组件和功能实现特定接口。调度器插件和 QoS manager 插件的接口要求不同。

调度器插件接口

调度器插件实现扩展 Kubernetes 调度框架的接口，对应调度周期的不同阶段：

扩展点	接口	用途
PreEnqueue	PreEnqueuePlugin	调度开始前的早期验证
PreFilter	PreFilterPlugin	预处理 pod 并初始化周期状态
Filter	FilterPlugin	评估节点是否满足 pod 要求
Score	ScorePlugin	为 pod 放置对节点进行排名
Reserve	ReservePlugin	为 pod 预留资源
PreBind	PreBindPlugin	绑定前的最终检查
PostBind	PostBindPlugin	绑定后操作

此外，Koordinator 定义了用于预留处理的专用接口：

• ReservationFilterPlugin：确定哪些预留可用
• ReservationScorePlugin：为 pod 放置对预留进行排名
• ReservationRestorePlugin：恢复预留持有的资源
• ReservationNominator：为 pod 选择最合适的预留

QoS Manager 插件接口

QoS manager 插件必须实现 ExtensionPlugin 接口，定义以下方法：

• InitFlags：初始化插件的命令行标志
• Setup：使用所需依赖项设置插件（clientset、metric cache、states informer）
• Run：启动插件的主执行循环

插件通过 RegisterQOSExtPlugin 函数注册，由 QOSManager 管理其生命周期。

章节来源

• extension.go
• register.go

插件注册机制

Koordinator 对调度器插件和 QoS manager 插件使用不同的注册机制。

调度器插件注册

调度器插件通过 koord-scheduler 组件的 main.go 文件注册。注册过程包括：

1. 定义插件名称到工厂函数的映射
2. 将插件映射展平为调度器命令的选项
3. 在调度器初始化期间注册插件

flowchart TD
Start([Plugin Registration]) --> DefineMap["Define Plugin Map"]
DefineMap --> Flatten["Flatten to Options"]
Flatten --> Register["Register with Scheduler"]
Register --> Initialize["Initialize During Startup"]
Initialize --> End([Plugins Ready])

图表来源

• main.go
• server.go

QoS Manager 插件注册

QoS manager 插件通过基于功能门的系统注册，允许动态启用和禁用。注册过程包括：

1. 使用插件实现调用 RegisterQOSExtPlugin
2. 配置功能门以启用/禁用特定插件
3. 在 koordlet 启动期间初始化插件
4. 根据配置启动启用的插件

注册系统使用全局注册表存储插件实现，并通过 QOSManager 组件管理其生命周期。

章节来源

• register.go
• extension.go

调度器插件实现示例

在 Koordinator 中创建自定义调度器插件遵循标准模式，确保与现有调度基础设施兼容。

插件结构

典型的 Koordinator 调度器插件遵循此结构：

type Plugin struct {
    handle framework.Handle
    // 插件特定字段
}

func New(args runtime.Object, handle framework.Handle) (framework.Plugin, error) {
    // 使用配置和 handle 初始化插件
}

func (p *Plugin) Name() string {
    return "PluginName"
}

// 实现调度周期接口
func (p *Plugin) PreFilter(...) {...}
func (p *Plugin) Filter(...) {...}
func (p *Plugin) Score(...) {...}
func (p *Plugin) Reserve(...) {...}

状态管理

插件使用周期状态在不同调度阶段之间维护数据。周期状态是线程安全的存储机制，允许插件共享信息。

最佳实践包括使用唯一键、实施适当的同步、在适当的阶段清理状态以及在必要时克隆状态以防止意外修改。

章节来源

• load_aware.go
• elasticquota/plugin.go

QoS Manager 插件实现示例

创建自定义 QoS manager 插件需要实现 ExtensionPlugin 接口并向 QoS manager 系统注册插件。

QoS manager 插件必须实现 ExtensionPlugin 接口，包含以下方法：

type ExtensionPlugin interface {
    InitFlags(fs *flag.FlagSet)
    Setup(client clientset.Interface, metricCache metriccache.MetricCache, statesInformer statesinformer.StatesInformer)
    Run(stopCh <-chan struct{})
}

每个方法在插件生命周期中都有特定目的：

• InitFlags：注册插件特定的命令行标志
• Setup：使用 koordlet 的依赖项初始化插件
• Run：在 goroutine 中执行插件的主逻辑

插件通过 RegisterQOSExtPlugin 函数注册，该函数将插件添加到全局注册表。插件通过 koordlet 配置中的功能门启用或禁用。

章节来源

• extension.go
• register.go

开发工作流

在 Koordinator 中创建自定义插件的完整开发工作流从创建到部署包含多个阶段。

插件创建

1. 定义插件结构：创建保存插件状态和依赖项的结构
2. 实现所需接口：为插件类型实现适当的接口
3. 创建工厂函数：实现初始化插件的 New 函数
4. 注册插件：将插件添加到适当的注册系统

测试

Koordinator 为调度器和 QoS manager 插件提供全面的测试工具：

• 单个插件方法的单元测试
• 完整调度周期的集成测试
• 完整工作流的端到端测试
• 性能评估的基准测试

部署

插件作为 koord-scheduler 或 koordlet 组件的一部分部署：

• 调度器插件包含在 koord-scheduler 二进制文件中
• QoS manager 插件包含在 koordlet 二进制文件中
• 通过组件配置文件管理配置
• 功能门控制插件启用

章节来源

• main.go
• server.go

生命周期方法与回调机制

Koordinator 插件具有良好定义的生命周期方法和回调机制，使它们能够参与系统操作的各个阶段。

调度器插件生命周期

调度器插件通过扩展点回调参与调度周期：

• PreEnqueue：在调度过程早期调用以进行验证
• PreFilter：调用以预处理 pod 信息并初始化状态
• Filter：调用以评估节点是否满足 pod 要求
• Score：调用以对适合的节点进行排名以放置 pod
• Reserve：调用以在选定节点上临时预留资源
• PreBind：调用以在绑定前进行最终验证
• PostBind：调用以进行绑定后操作和清理

QoS Manager 插件生命周期

QoS manager 插件遵循不同的生命周期模式：

• InitFlags：在 koordlet 启动期间调用以注册命令行标志
• Setup：调用以使用依赖项初始化插件
• Run：调用以启动插件的主执行循环
• Stop：在关闭期间调用以清理资源

章节来源

• interface.go
• extension.go

常见陷阱与调试策略

为 Koordinator 开发插件需要注意常见陷阱和有效的调试策略，以确保可靠和高性能的操作。

常见开发陷阱

1. 状态管理问题：不当的状态管理可能导致竞态条件和内存泄漏
2. 错误处理：不充分的错误处理可能导致调度器中的静默失败
3. 资源泄漏：未能清理资源可能导致内存耗尽
4. 线程安全：在没有适当同步的情况下并发访问共享数据结构
5. 配置验证：插件配置参数的验证不足

调试策略

1. 日志记录：在开发期间为特定插件启用详细日志记录
2. 指标：监控 Prometheus 指标以识别性能瓶颈
3. 诊断信息：分析 PostFilter 中的失败原因以了解调度拒绝
4. 事件跟踪：使用事件跟踪了解插件执行序列
5. 单元测试：为所有插件方法编写全面的单元测试
6. 集成测试：在模拟生产工作负载的集成环境中测试插件

最佳调试实践包括：

• 使用周期状态存储调试信息
• 在不同详细级别实施全面日志记录
• 监控插件特定指标以进行性能分析
• 使用框架的内置调试工具和实用程序
• 彻底测试边缘情况和失败场景

章节来源

• plugin.go
• load_aware.go
• elasticquota/plugin.go