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= Kubernetes优先级类（PriorityClass） =

'''优先级类（PriorityClass）'''是Kubernetes中用于定义Pod调度优先级的资源对象。它允许集群管理员为不同的Pod分配不同的优先级，确保关键工作负载在资源紧张时优先获得调度。本指南将详细介绍其工作原理、配置方法及实际应用场景。

== 概述 ==
优先级类通过数值（`value`字段）表示优先级，数值越大优先级越高。当集群资源不足时，调度器（kube-scheduler）会根据优先级决定哪些Pod会被优先调度或驱逐。优先级类的典型用途包括：
* 确保高优先级任务（如生产环境服务）优先于低优先级任务（如批处理作业）
* 定义系统关键Pod（如核心组件）的抢占行为

== 核心属性 ==
一个PriorityClass的定义包含以下关键字段：
<syntaxhighlight lang="yaml">
apiVersion: scheduling.k8s.io/v1
kind: PriorityClass
metadata:
  name: high-priority
value: 1000000        # 优先级数值（32位整数）
globalDefault: false  # 是否作为集群默认优先级
description: "用于关键生产服务" 
</syntaxhighlight>

=== 字段说明 ===
* '''value'''：优先级数值，范围 -2,147,483,648 到 1,000,000,000（系统保留）
* '''globalDefault'''：若为`true`，则未指定优先级的Pod自动使用此值（集群中只能有一个这样的PriorityClass）
* '''description'''：人类可读的描述信息

== 创建优先级类 ==
以下示例创建两个不同优先级的类：
<syntaxhighlight lang="bash">
# 创建高优先级类
kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: scheduling.k8s.io/v1
kind: PriorityClass
metadata:
  name: mission-critical
value: 1000000
description: "关键业务服务"
EOF

# 创建低优先级类
kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: scheduling.k8s.io/v1
kind: PriorityClass
metadata:
  name: batch-job
value: 100
description: "非紧急批处理任务"
EOF
</syntaxhighlight>

验证创建结果：
<syntaxhighlight lang="bash">
kubectl get priorityclass
</syntaxhighlight>
输出示例：
<pre>
NAME               VALUE        GLOBAL-DEFAULT   AGE
mission-critical   1000000      false            15s
batch-job          100          false            8s
</pre>

== 在Pod中使用 ==
通过`priorityClassName`字段为Pod指定优先级：
<syntaxhighlight lang="yaml">
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-high-priority
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
  priorityClassName: mission-critical  # 引用已定义的PriorityClass
</syntaxhighlight>

== 优先级与抢占 ==
当高优先级Pod因资源不足无法调度时，Kubernetes可能'''驱逐（preempt）'''低优先级Pod。抢占行为遵循以下规则：
1. 检查是否存在优先级低于请求Pod的正在运行Pod
2. 尝试找到能够通过驱逐释放足够资源的节点
3. 优雅终止被选中的Pod（遵循`terminationGracePeriodSeconds`）

<mermaid>
graph TD
    A[新Pod提交] --> B{资源足够?}
    B -->|是| C[正常调度]
    B -->|否| D[查找低优先级Pod]
    D --> E{可释放足够资源?}
    E -->|是| F[驱逐低优先级Pod]
    E -->|否| G[调度失败]
</mermaid>

== 系统优先级 ==
Kubernetes保留两类特殊优先级：
* '''system-cluster-critical'''：值=2,000,000,000（如kube-dns）
* '''system-node-critical'''：值=2,000,000,001（如kube-proxy）

== 实际案例 ==
=== 场景：混合工作负载集群 ===
某集群同时运行：
1. 用户-facing的Web服务（高优先级）
2. 数据分析批处理任务（低优先级）

配置方案：
<syntaxhighlight lang="yaml">
# Web服务Pod配置
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web-frontend
spec:
  template:
    spec:
      priorityClassName: mission-critical
      containers: [...] 

# 批处理任务配置
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: data-processing
spec:
  template:
    spec:
      priorityClassName: batch-job
      containers: [...]
</syntaxhighlight>

当计算节点资源紧张时，批处理任务的Pod可能被驱逐以确保Web服务持续运行。

== 最佳实践 ==
1. '''合理规划优先级数值'''：建议在1000-1,000,000之间划分区间
2. '''避免过度使用高优先级'''：可能导致低优先级任务"饥饿"
3. '''监控抢占事件'''：通过kube-scheduler日志或事件观察
4. '''系统组件保护'''：不要为普通Pod分配超过system-node-critical的值

== 数学表示 ==
优先级调度可形式化为：
<math>
\text{ScheduleOrder}(P) = \begin{cases} 
\text{优先调度} & \text{if } \text{value}(P) > \text{threshold} \\
\text{正常队列} & \text{otherwise}
\end{cases}
</math>
其中<math>P</math>表示Pod，<math>\text{value}(P)</math>是其优先级值。

== 常见问题 ==
=== Q：如何查看Pod的优先级？ ===
<syntaxhighlight lang="bash">
kubectl get pod <pod-name> -o jsonpath='{.spec.priorityClassName}'
</syntaxhighlight>

=== Q：能否修改已存在的PriorityClass的value？ ===
不可以，value字段是不可变的。需要删除后重建。

== 总结 ==
优先级类是Kubernetes资源管理的重要机制，通过合理配置可以：
* 确保关键服务的高可用性
* 优化集群资源利用率
* 实现工作负载的差异化调度

初学者应从简单的优先级划分开始，逐步掌握复杂场景下的配置策略。

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