5.2 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。

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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： ​​

• 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