k8s入门-k8s整体架构介绍

朱雀 2023-02-12 14:24 170阅读 0赞

Kubernetes被设计为Master和Node两个角色，Master为控制节点，Node为计算节点或者叫工作节点。

## 一、Master节点介绍 ##

Kubernetes Master是Kubernetes Cluster的大脑，Master上运行的节点主要有5个组件：

*  Kube-apiserver
 *  kube-scheduler
 *  kube-controller-manager
 *  etcd
 *  Pod网络（例如flannel）  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3djMTY5NTA0MDg0Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70]

#### 1、API Server（kube-apiserver） ####

API Server 提供 HTTP/HTTPS RESTful API，即 Kubernetes API。API Server 是 Kubernetes Cluster 的前端接口，各种客户端工具（CLI 或 UI）以及 Kubernetes 其他组件可以通过它管理 Cluser 中的各种资源。

#### 2、Scheduler（kube-scheduler） ####

Scheduler 负责决定将 Pod 放在哪个 Node 上运行。Scheduler 在调度时会充分考虑 Cluster 的拓扑结构，当前各个节点的负载，以及应用对高可用、性能、数据和亲和性的需求。

#### 3、Controller Manager（kube-controller-manager） ####

Controller Manager 负责管理 Cluster 各种资源，保证资源处于预期的状态。Controller Manager 由多种 controller 组成，包括 replication controller、endpoints controller、namespace controller、serviceaccount controller等。

不同的 controller 管理不同的资源。例如 replication controller 管理 Deployment、StatefulSet、DaemonSet 的生命周期 ，namespace controller 管理 namespace 资源。

#### 4、etcd ####

etcd 负责保存 Kubernetes Cluster 的配置信息和各种资源的状态信息。当数据发生变化时，etcd 会快速地通知 Kubernetes 相关组件。

#### 5、Pod网络 ####

Pod 要能够相互通信，Kubernetes Cluster 必须部署 Pod 网路，flannel 是其中一个可选方案，也是Kubernetes官方默认的一种方案。

## 二、Node节点 ##

Node节点是Kubernetes集群的工作节点，是Pod运行的地方，Kubernetes支持Docker、rkt等容器Runtime。Node上运行的Kubernetes组件有：

*  kubelet
 *  kube-proxy
 *  Docker
 *  Pod网络（例如flannel）  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3djMTY5NTA0MDg0Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

#### 1、kubelet ####

kubelet是Node的agent，当Scheduler确定在某个Node上运行Pod后，会将Pod的具体配置信息（image、volume等）发送给该节点的kubelet，kubelet根据这些信息创建和运行容器，并向Master报告运行状态。

#### 2、kube-proxy ####

service在逻辑上代表了后端的多个Pod，外接通过service访问Pod。service接收到的请求是如何转发到Pod的呢？这就是kube-proxy要完成的工作。

每个Node都会运行kube-proxy服务，它负责访问service的TCP/UDP数据流转发到后端的容器。如果有多个副本，kube-proxy会实现负载均衡。

#### 3、Docker ####

docker 运行和管理容器，kubelet 通过 Container Runtime Interface (CRI) 与它进行交互。

#### 4、Pod网络 ####

Pod要能够相互通信，Kubernetes Cluster必须部署Pod网络，flannel是其中一个可选方案。

## 三、完整的架构 ##

将master节点和node节点结合起来，就组成了一个k8s的集群：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3djMTY5NTA0MDg0Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
这里再k8s-master上也有kubelet和kube-proxy，是因为在实际部署的时候，master即能够作为管理节点，同时为了资源的充分利用，也可以同时担任work节点。

## 四、通过例子理解k8s架构 ##

现在通过一个实例来演示k8s整个集群的工作流程。

kubectl run nginx-ds --image=nginx --replicas=2

稍等一段时间，应用部署完成：

[root@k8s-01 ~]# kubectl get pod -o wide
    NAME                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP              NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
    nginx-ds-25h8m              1/1     Running   3          13d   172.30.64.3     k8s-01   <none>           <none>
    nginx-ds-7whgp              1/1     Running   3          13d   172.30.224.6    k8s-02   <none>           <none>

Kubernetes部署了deployment `nginx-ds` ，有两个副本Pod，分别运行在`k8s-01`和`k8s-02`上。

这个部署过程的详细流程如下图：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3djMTY5NTA0MDg0Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

*  1、kubectl发送部署请求到API Server。
 *  2、API Server通你只Controller Manager创建一个deployment资源。
 *  3、Scheduler执行调度任务，将两个副本Pod分发到k8s-01和k8s-02。
 *  4、k8s-node1和k8s-node2上的kubelet在各自的节点上创建并运行Pod。

补充两点：

1、应用的配置和当前状态信息保存在etcd中，执行kubectl get pod时API Server会从etcd中读取这些数据。

2、flannel会为每个Pod都分配IP。因为没有创建service，目前kube-proxy还没参与进来。

参考文章：  
[https://www.cnblogs.com/CloudMan6/p/8308334.html][https_www.cnblogs.com_CloudMan6_p_8308334.html]  
[http://k8s.unixhot.com/kubernetes/kubernetes-introduce.html][http_k8s.unixhot.com_kubernetes_kubernetes-introduce.html]

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[https_www.cnblogs.com_CloudMan6_p_8308334.html]: https://www.cnblogs.com/CloudMan6/p/8308334.html
[http_k8s.unixhot.com_kubernetes_kubernetes-introduce.html]: http://k8s.unixhot.com/kubernetes/kubernetes-introduce.html