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Kubernetes 遵循非常传统的客户端服务端架构客户端通过 RESTful 接口或者直接使用 kubectl 与 Kubernetes 集群进行通信这两者在实际上并没有太多的区别后者也只是对 Kubernetes 提供的 RESTful API 进行封装并提供出来。 左侧是一个官方提供的名为 kubectl 的 CLI Command Line Interface工具用于使用 K8S 开放的 API 来管理集群和操作对象等。 右侧则是 K8S 集群的后端服务及开放出的 API 等。
2. 集群架构
每一个 Kubernetes 集群都由一组 Master 节点和一系列的 Worker 节点组成其中 Master 节点主要负责存储集群的状态并为 Kubernetes 对象分配和调度资源。 2.1 Master Master 是整个 K8S 集群的“大脑”与大脑类似它有几个重要的功能
接收外部的请求和集群内部的通知反馈发布对集群整体的调度和管理存储存储
它主要包含以下几个重要的组成部分。
2.1.1 Cluster state store
存储集群所有需持久化的状态并且提供 watch 的功能支持可以快速的通知各组件的变更等操作。
因为目前 Kubernetes 的存储层选择是 etcd 所以一般情况下大家都直接以 etcd 来代表集群状态存储服务。即将所有状态存储到 etcd 实例中。
2.1.2 API Server
其中 API Server 负责处理来自用户的请求其主要作用就是对外提供 RESTful 的接口包括用于查看集群状态的读请求以及改变集群状态的写请求也是唯一一个与 etcd 集群通信的组件。
2.1.3 Controller Manager
而 Controller 管理器运行了一系列的控制器进程这些进程会按照用户的期望状态在后台不断地调节整个集群中的对象当服务的状态发生了改变控制器就会发现这个改变并且开始向目标状态迁移。
2.1.4 Scheduler
最后的 Scheduler 调度器其实为 Kubernetes 中运行的 Pod 选择部署的 Worker 节点它会根据用户的需要选择最能满足请求的节点来运行 Pod它会在每次需要调度 Pod 时执行。
2.2 Node 简单来说就是加入集群中的机器。那 Node 是如何加入集群接受调度并运行服务的呢这都要归功于运行在 Node 上的几个核心组件。 2.2.1 Kubelet
kubelet 是一个节点上的主要服务它周期性地从 API Server 接受新的或者修改的 Pod 规范并且保证节点上的 Pod 和其中容器的正常运行还会保证节点会向目标状态迁移该节点仍然会向 Master 节点发送宿主机的健康状况。
2.2.2 Container runtime
容器运行时最主要的功能是下载镜像和运行容器我们最常见的实现可能是 Docker , 目前还有其他的一些实现比如 rkt, cri-o。
K8S 提供了一套通用的容器运行时接口 CRI (Container Runtime Interface), 凡是符合这套标准的容器运行时实现均可在 K8S 上使用。
2.2.3 Kube Proxy
另一个运行在各个节点上的代理服务 kube-proxy 负责宿主机的子网管理同时也能将服务暴露给外部其原理就是在多个隔离的网络中把请求转发给正确的 Pod 或者容器。
3. 重要概念
3.1 对象
Kubernetes 对象是系统中的持久实体它使用这些对象来表示集群中的状态这些对象能够描述哪些应用应该运行在集群中它们请求的资源下限和上限以及重启、升级和容错的策略。每一个创建的对象其实都是我们对集群状态的改变这些对象描述的其实就是集群的期望状态Kubernetes 会根据我们指定的期望状态不断检查对当前的集群状态进行迁移。
3.2 Pod
Pod 是 Kubernetes 中最基本的概念它也是 Kubernetes 对象模型中我们可以创建或者部署的最小并且最简单的单元。 它将应用的容器、存储资源以及独立的网络 IP 地址等资源打包到了一起表示一个最小的部署单元但是每一个 Pod 中的运行的容器可能不止一个这是因为 Pod 最开始设计时就能够在多个进程之间进行协调构建一个高内聚的服务单元这些容器能够共享存储和网络非常方便地进行通信。
3.3 控制器
最后要介绍的就是 Kubernetes 中的控制器它们其实是用于创建和管理 Pod 的实例能够在集群的层级提供复制、发布以及健康检查的功能这些控制器其实都运行在 Kubernetes 集群的主节点上。
参考资料
《Kubernetes 从上手到实践》
