Kubernetes の「PriorityClass」を使うと Pod に優先度（プライオリティ）を設定できる．例えば，通常 Pod を起動するために必要なリソースを確保できない場合は Pending になるけど，そういう場合でも優先的に起動できるようになる．逆に「優先度を低くした待機用 Pod」を使ってノードを多めに起動しておく「オーバープロビジョニング」という活用法にも繋がる．今回は「PriorityClass」を試していく．
kubernetes.io
検証環境
今回は Docker Desktop for Mac で Kubernetes 1.19.3 を使う．検証をシンプルにするために「1 ノード」そして「メモリ 2 GB」にした．
$ kubectl describe nodes | egrep 'Capacity:|Allocatable:|memory:'
Capacity:
memory: 2035604Ki
Allocatable:
memory: 1933204Ki
「PriorityClass」設定なし
まず，以下のようなマニフェスト deployment-row.yaml を作る．「メモリ 500 MB」を要求する Pod を3個起動する Deployment とした．
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: sandbox-priority-class-row-nginx
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: nginx
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.19-alpine
resources:
requests:
memory: "500Mi"
ports:
- containerPort: 80
マニフェストを適用すると，期待通りに Pod を起動できた．
$ kubectl apply -f deployment-row.yaml
deployment.apps/sandbox-priority-class-row-nginx created
$ kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
sandbox-priority-class-row-nginx-99fd6b465-9vhsv 1/1 Running 0 10s
sandbox-priority-class-row-nginx-99fd6b465-hg9ch 1/1 Running 0 10s
sandbox-priority-class-row-nginx-99fd6b465-zhv7b 1/1 Running 0 10s
ほぼ同じマニフェスト deployment-high.yaml をもう1個作る．今回は replicas: 1 にした．
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: sandbox-priority-class-high-nginx
spec:
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app: nginx
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.19-alpine
resources:
requests:
memory: "500Mi"
ports:
- containerPort: 80
同じくマニフェストを適用すると，メモリを確保することができず Pending になった．「PriorityClass」設定なしだと，期待通りの挙動になる．2種類の Deployment を削除しておく．
$ kubectl apply -f deployment-high.yaml
deployment.apps/sandbox-priority-class-high-nginx created
$ kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
sandbox-priority-class-high-nginx-99fd6b465-5rcpm 0/1 Pending 0 10s
sandbox-priority-class-row-nginx-99fd6b465-9vhsv 1/1 Running 0 2m
sandbox-priority-class-row-nginx-99fd6b465-hg9ch 1/1 Running 0 2m
sandbox-priority-class-row-nginx-99fd6b465-zhv7b 1/1 Running 0 2m
$ kubectl delete -f deployment-high.yaml
deployment.apps "sandbox-priority-class-high-nginx" deleted
$ kubectl delete -f deployment-row.yaml
deployment.apps "sandbox-priority-class-row-nginx" deleted
「PriorityClass」設定あり
次に「PriorityClass」を作る．まずは「優先度:高」として使う high-priority.yaml を作る．値は 1000000 にした．値は「10億以下の整数値」を指定できて，大きいほど優先度が高くなる．今回はドキュメントにも載っている数値をそのまま使った．
apiVersion: scheduling.k8s.io/v1
kind: PriorityClass
metadata:
name: high-priority
value: 1000000
globalDefault: false
もう1個「優先度 : 低」として使う row-priority.yaml を作る．値は -1 にした．
apiVersion: scheduling.k8s.io/v1
kind: PriorityClass
metadata:
name: row-priority
value: -1
globalDefault: false
マニフェストを適用しておく．
$ kubectl apply -f high-priority.yaml
priorityclass.scheduling.k8s.io/high-priority created
$ kubectl apply -f row-priority.yaml
priorityclass.scheduling.k8s.io/row-priority created
次に Deployment に priorityClassName の指定を追加する．deployment-row.yaml は「優先度 : 低」の Pod にする．
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: sandbox-priority-class-row-nginx
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: nginx
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.19-alpine
resources:
requests:
memory: "500Mi"
ports:
- containerPort: 80
priorityClassName: row-priority
deployment-high.yaml は「優先度:高」の Pod にする．検証をする準備は整った．
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: sandbox-priority-class-high-nginx
spec:
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app: nginx
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.19-alpine
resources:
requests:
memory: "500Mi"
ports:
- containerPort: 80
priorityClassName: high-priority
さっそくマニフェストを適用する．順番はさっきと同じく deployment-row.yaml ➔ deployment-high.yaml にする．ポイントは deployment-high.yaml を適用したときに既に起動していた sandbox-priority-class-row-nginx-65dbdbc8f4-bcxk5 が自動的に止まり，代わりに「優先度:高」の sandbox-priority-class-high-nginx-868895ff4d-tz7cr が起動した．期待通りに動かせた！
$ kubectl apply -f deployment-row.yaml
deployment.apps/sandbox-priority-class-row-nginx created
$ kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
sandbox-priority-class-row-nginx-65dbdbc8f4-5gzkb 1/1 Running 0 30s
sandbox-priority-class-row-nginx-65dbdbc8f4-bcxk5 1/1 Running 0 30s
sandbox-priority-class-row-nginx-65dbdbc8f4-jnxj9 1/1 Running 0 30s
$ kubectl apply -f deployment-high.yaml
deployment.apps/sandbox-priority-class-high-nginx created
$ kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
sandbox-priority-class-high-nginx-868895ff4d-tz7cr 1/1 Running 0 20s
sandbox-priority-class-row-nginx-65dbdbc8f4-5gzkb 1/1 Running 0 2m
sandbox-priority-class-row-nginx-65dbdbc8f4-87q8r 0/1 Pending 0 20s
sandbox-priority-class-row-nginx-65dbdbc8f4-jnxj9 1/1 Running 0 2m
また2種類の Deployment を削除しておく．
$ kubectl delete -f deployment-high.yaml
deployment.apps "sandbox-priority-class-high-nginx" deleted
$ kubectl delete -f deployment-row.yaml
deployment.apps "sandbox-priority-class-row-nginx" deleted
Non-preempting 機能 : プリエンプトしない（削除しない）
Feature Gates を確認すると NonPreemptingPriority という機能が Kubernetes 1.19 に Beta としてデフォルトで使えるようになっている．「プリエンプト」とは「Pod を削除すること」を意味していて，簡単に言えば「PriorityClass」を使っても「実行中の Pod は削除せず」スケジューリング待ちの中で優先度を高くする．さっそく試していく．
kubernetes.io
high-priority.yaml をベースに新しく high-priority-nonpreempting.yaml を作る．1箇所 preemptionPolicy: Never を追加した．これで「プリエンプトしない」ことを宣言できる．
apiVersion: scheduling.k8s.io/v1
kind: PriorityClass
metadata:
name: high-priority-nonpreempting
value: 1000000
preemptionPolicy: Never
globalDefault: false
次に deployment-high.yaml の priorityClassName を high-priority-nonpreempting に変えて，同じように deployment-row.yaml ➔ deployment-high.yaml の順番でマニフェストを適用する．
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: sandbox-priority-class-high-nginx
spec:
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app: nginx
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.19-alpine
resources:
requests:
memory: "500Mi"
ports:
- containerPort: 80
priorityClassName: high-priority
結果としては「PriorityClass」設定なしと同じになる．他にもスケジューリング待ちの Pod があれば，効果が出てくる．
$ kubectl apply -f deployment-row.yaml
deployment.apps/sandbox-priority-class-row-nginx created
$ kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
sandbox-priority-class-row-nginx-65dbdbc8f4-8vh5d 1/1 Running 0 10s
sandbox-priority-class-row-nginx-65dbdbc8f4-dbgxr 1/1 Running 0 10s
sandbox-priority-class-row-nginx-65dbdbc8f4-srd7c 1/1 Running 0 10s
$ kubectl apply -f deployment-high.yaml
deployment.apps/sandbox-priority-class-high-nginx created
$ kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
sandbox-priority-class-high-nginx-5dbccfd9f-s8trp 0/1 Pending 0 10s
sandbox-priority-class-row-nginx-65dbdbc8f4-8vh5d 1/1 Running 0 40s
sandbox-priority-class-row-nginx-65dbdbc8f4-dbgxr 1/1 Running 0 40s
sandbox-priority-class-row-nginx-65dbdbc8f4-srd7c 1/1 Running 0 40s
ドキュメントを読むと「Non-preempting 機能」のユースケースとして「データサイエンス」の例が載っていた．処理中の計算は無駄にせず継続しながら，その後は優先度を適用していく．良さそう！
An example use case is for data science workloads. A user may submit a job that they want to be prioritized above other workloads, but do not wish to discard existing work by preempting running pods.
まとめ
Kubernetes の「PriorityClass」を使って Pod に優先度（プライオリティ）を設定できることを確認した．また preemptionPolicy を指定して「プリエンプトしない」PriorityClass を宣言できることも確認した．覚えておこう！
