调度器之单体调度器
本文讲的是调度器之单体调度器，
【编者的话】本文描述了几个简单的单体调度器，基本的配置以及如何在Deis切换调度后端。
调度是一种向处理资源分配工作载荷的方式。在分布式环境中，调度器格外为大家需要，尤其是那些提供扩展性，资源意识以及高效能特性的调度器。
单体调度器是单个进程实体，进行调度决策并完成需要被调度的任务的部署。这些任务可以是长期运行的服务器程序，短期存在的批处理命令，MapReduce查询等等。
为了调度任务的决策，单体调度器需要：观察集群中资源的可用性（例如CPU、内存等），锁住资源，调度任务并更新可用资源。
对于单体调度器而言，它很难一次处理一个以上的任务，因为每个调度实体中只有一个资源管理器实体。相反，避免并发能够使得系统更易设计，更易于理解。
对于单体调度器，这里有一些样本：
- fleet： CoreOS的一个本地调度器（无资源意识）。
- Swarm： Docker容器的一个调度后端。
- Kubernetes： 一个Pods单体调度器的高级版本。
本文将涵盖2个基础单体调度器。
首先，让我们来看看fleet，一个面向 systemd 单元的调度器。systemd是一个高级init子系统，负责配置和启动Linux用户空间。每个单元都是一个独立的systemd配置文件，描述了你希望运行的进程。下文中，我们也会看到Swarm、Docker容器的一个调度后端。
Fleet
从本质上说，fleet即集群的systemd。fleet利用了systemd和 etcd 的优点，其中后者是CoreOS所使用的一个分布式key-value存储，用来创建分布式init系统。在调度一个systemd单元之前，fleet会判断哪个节点目前运行的单元文件最少，然后将下一个单元文件调向该节点。
不过，fleet不是一个具有资源意识的调度器。在进行systemd单元调度时，fleet并不将诸如CPU和内存等可用的系统资源纳入考虑范围。它只使用上述简单算法来进行调度。
我们可以在单元文件中规定一些约束。例如，我们可以声明一个单元文件应该运行在每个主机上。
如下是Fleet单元文件的一个范例，用以部署 Deis储存管理器 ：
[Unit] Description=deis-store-admin [Service] EnvironmentFile=/etc/environment TimeoutStartSec=20m ExecStartPre=/bin/sh -c "IMAGE=`/run/deis/bin/get_image /deis/store-admin` \ && docker history $IMAGE >/dev/null 2>&1 || docker pull $IMAGE" ExecStartPre=/bin/sh -c "docker inspect deis-store-admin >/dev/null 2>&1 \ && docker rm -f deis-store-admin >/dev/null 2>&1 || true" ExecStart=/bin/sh -c "IMAGE=`/run/deis/bin/get_image /deis/store-admin` \ && docker run --name deis-store-admin --rm \ --volumes-from=deis-store-daemon-data \ --volumes-from=deis-store-monitor-data \ -e HOST=$COREOS_PRIVATE_IPV4 $IMAGE" ExecStopPost=-/usr/bin/docker rm -f deis-store-admin Restart=on-failure RestartSec=5 [Install] WantedBy=multi-user.target [X-Fleet] Global=true
约束通过
X-Fleet
部分指定。这里有些指令是提供给fleet本身的，而剩余部分则是提供给systemd。比如，在上述例子中，
X-Fleet
下
Global=true
部分告诉fleet，要在集群中的每个机器上调度（如，部署）该单元。
可以参照 单元文件与调度 来获取关于定制fleet单元文件的更多选项。
通常，你可以使用
fleetctl
命令来提交一个fleet单元。如果你正在使用
Deis
，你可以使用
deisctl
命令。
用户可以通过为fleetctl的
FLEETCTL_TUNNEL
（或deisctl的
DEISCTL_TUNNEL
）设置集群中任意CoreOS的IP，来指定自己需要通讯的fleet守护进程所在的主机。
如下命令将会在集群中安装一个fleet单元：
deisctl install <unit name>
如下命令将会运行单元：
deisctl start <unit name>
Swarm
Swarm是Docker容器在集群中的一个调度后端。由于Swarm通过Docker API工作，因此我们可以通过Docker client或者其它和 Docker Engine 通讯的工具，来调度集群中的容器。
Swarm是对 libswarm 项目的扩展。Swarm有一个swarm管理器，它能够和集群中每个节点上的swarm节点通讯。Swarm的优点是支持 过滤器 和描述如何优化一个容器在集群的调度方式的策略。
让我们看一个示例命令：
docker run -d --name bar -e affinity:container==foo bar:v1
在这里，我们通过设定
affinity:container==foo
，告诉Swarm将容器
bar
部署到容器
foo
所在的节点。
用户也可以选择指定软关联，只需使用
～
，例如
affinity:container==~foo
。如果foo容器当前不再任何节点中，Swarm将会取消关联，并根据调度策略调度容器。当前，Swarm支持的调度策略有：
spead
、
bin packing
和
random
。
缺省情况下， Deis 使用fleet后端。不过现版本的Deis亦支持Swarm。
想要安装Swarm，只需运行：
deisctl install swarm && deisctl start swarm
切换调度后端：
deisctl config controller set schedulerModule=swarm
总结
单体调度器的设计限制了性能和吞吐量。由于资源管理器和调度器位于同一进程，单体调度器对于集群中的资源动态变化并不敏感。且调度是紧耦合的，这也就限制了扩展性。比如，fleet只能够调度systemd单元，Swarm只能够调度Docker容器。
fleet是相对底层的调度器，并且没有资源意识。因此并不建议在超过100个节点的集群中使用fleet。幸运的是，Deis V2将能够和Kubernetes协同工作，后者是一个更加高级的调度器。Swarm也有其自身的缺点，比如，在0.2版本中，Swarm不支持节点的故障切换。因此，当一个节点变得不可用时，Swarm不会为故障节点上的容器重新调度。
在下一篇文章中，我们将会介绍高级调度器，例如Kubernetes、Apache Mesos、Omega和Sparrow。同时，我们也会讨论这些工具，相较诸如Swarm和fleet之类的基础单体调度器所做的改进。
原文链接：Schedulers, Part 1: Basic Monolithic（翻译：孙科）
原文发布时间为： 2016-04-19
本文作者：codesun
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原文标题：调度器之单体调度器
