15. 基本概念与组件

基本概念

Kubernetes 中的绝大部分概念都抽象成 Kubernetes 管理的一种资源对象,下面我们一起复习一下我们上节课遇到的一些资源对象:

  • Master:Master 节点是 Kubernetes 集群的控制节点,负责整个集群的管理和控制。Master 节点上包含以下组件:
  • kube-apiserver:集群控制的入口,提供 HTTP REST 服务
  • kube-controller-manager:Kubernetes 集群中所有资源对象的自动化控制中心
  • kube-scheduler:负责 Pod 的调度
  • Node:Node 节点是 Kubernetes 集群中的工作节点,Node 上的工作负载由 Master 节点分配,工作负载主要是运行容器应用。Node 节点上包含以下组件:

    • kubelet:负责 Pod 的创建、启动、监控、重启、销毁等工作,同时与 Master 节点协作,实现集群管理的基本功能。
    • kube-proxy:实现 Kubernetes Service 的通信和负载均衡
    • 运行容器化(Pod)应用
  • Pod: Pod 是 Kubernetes 最基本的部署调度单元。每个 Pod 可以由一个或多个业务容器和一个根容器(Pause 容器)组成。一个 Pod 表示某个应用的一个实例

  • ReplicaSet:是 Pod 副本的抽象,用于解决 Pod 的扩容和伸缩
  • Deployment:Deployment 表示部署,在内部使用ReplicaSet 来实现。可以通过 Deployment 来生成相应的 ReplicaSet 完成 Pod 副本的创建
  • Service:Service 是 Kubernetes 最重要的资源对象。Kubernetes 中的 Service 对象可以对应微服务架构中的微服务。Service 定义了服务的访问入口,服务的调用者通过这个地址访问 Service 后端的 Pod 副本实例。Service 通过 Label Selector 同后端的 Pod 副本建立关系,Deployment 保证后端Pod 副本的数量,也就是保证服务的伸缩性。

k8s basic ​​

Kubernetes 主要由以下几个核心组件组成:

  • etcd 保存了整个集群的状态,就是一个数据库;
  • apiserver 提供了资源操作的唯一入口,并提供认证、授权、访问控制、API 注册和发现等机制;
  • controller manager 负责维护集群的状态,比如故障检测、自动扩展、滚动更新等;
  • scheduler 负责资源的调度,按照预定的调度策略将 Pod 调度到相应的机器上;
  • kubelet 负责维护容器的生命周期,同时也负责 Volume(CSI)和网络(CNI)的管理;
  • Container runtime 负责镜像管理以及 Pod 和容器的真正运行(CRI);
  • kube-proxy 负责为 Service 提供 cluster 内部的服务发现和负载均衡;

当然了除了上面的这些核心组件,还有一些推荐的插件:

  • kube-dns 负责为整个集群提供 DNS 服务
  • Ingress Controller 为服务提供外网入口
  • Heapster 提供资源监控
  • Dashboard 提供 GUI

组件通信

Kubernetes 多组件之间的通信原理:

  • apiserver 负责 etcd 存储的所有操作,且只有 apiserver 才直接操作 etcd 集群
  • apiserver 对内(集群中的其他组件)和对外(用户)提供统一的 REST API,其他组件均通过 apiserver 进行通信

    • controller manager、scheduler、kube-proxy 和 kubelet 等均通过 apiserver watch API 监测资源变化情况,并对资源作相应的操作
    • 所有需要更新资源状态的操作均通过 apiserver 的 REST API 进行
  • apiserver 也会直接调用 kubelet API(如 logs, exec, attach 等),默认不校验 kubelet 证书,但可以通过 --kubelet-certificate-authority 开启(而 GKE 通过 SSH 隧道保护它们之间的通信)

比如最典型的创建 Pod 的流程: ​​k8s pod

  • 用户通过 REST API 创建一个 Pod
  • apiserver 将其写入 etcd
  • scheduluer 检测到未绑定 Node 的 Pod,开始调度并更新 Pod 的 Node 绑定
  • kubelet 检测到有新的 Pod 调度过来,通过 container runtime 运行该 Pod
  • kubelet 通过 container runtime 取到 Pod 状态,并更新到 apiserver 中
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