这么深入浅出理解k8s集群控制器，能行！

喜欢ヅ旅行 2024-03-24 19:43 145阅读 0赞

### 1、控制器，是k8s集群的“大脑” ###

控制器本身对我们来说并不陌生的。我们每天使用的洗衣机、冰箱、空调等，都是依靠控制器才能正常工作

K8S集群的核心组件逻辑上可以被分为三个部分：核心组件etc数据库，对etcd进行直接操作的入口组件API Server，以及其他组件调度器scheduler

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### 2、类比学习法之“简易的冰箱” ###

通过分析简易冰箱的设计过程，来理解K8S 集群控制器的原理

这个冰箱包括五个组件：箱体、制冷系统、照明系统、温控器以及门。

冰箱只有两个功能：当有人打开冰箱门的时候，冰箱内的灯会自动开启；当有人按下温控器的时候，制冷系统会根据温度设置，调节冰箱内温度。

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### 3、统一入口 ###

这个入口提供给用户两个接口：开关门和调节温控器，那么入口又是通过什么方式来具体调整冰箱门和温控器状态的呢，这是个问题

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### 4、控制器 ###

控制器就是为了解决上边的问题产生的。控制器就是用户的操作，和冰箱各个组件的正确状态之间的一座桥梁：当用户打开门的时候，控制器观察到了门的变化，它

替用户打开冰箱内的灯；当用户按下温控器的时候，控制器观察到了用户设置的温度，它替用户管理制冷系统，调节冰箱内温度。

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### 5、控制器管理器 ###

冰箱有照明系统和制冷系统，显然相比一个控制器管理着两个组件，我们替每个组件分别实现一个控制器是更为合理的选择。同时我们实现一个控制器管理器来统一

维护所有这些控制器，来保证这些控制器在正常工作。

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### 6、SharedInformer ###

我们把监控冰箱组件状态变化这件事情， 交给一个新的模块SharedInformer 来实现。SharedInformer 作为控制器的代理，替控制器监控冰箱

组件的状态变化，并根据控制器的喜好，把不同组件状态的变化，通知给对应的控制器。通过优化，这样的SharedInformer 可以极大的缓解冰箱入口的压力。

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### 7、ListWatcher ###

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假设SharedInformer 和冰箱入口通过http 协议通信的话，那么http 分块编码（chunked transfer encoding）就是实现ListWatcher 的一个好的选择。

控制器通过ListWatcher 给冰箱入口发送一个查询然后等待，当冰箱组件有变化的时候，入口通过分块的http 响应通知控制器。

控制器看到chunked 响应，会认为响应数据还没有发送完成，所以会持续等待。

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### 8、举例 ###

以上我们从一个简易冰箱的进化过程中，了解了控制器产生的意义，扮演的角色，以及实现的方式。现在我们回到K8S 集群。K8S 集群实现了大量的控制器，而且在可

以预见的未来，新的功能的控制器会不断出现，而一些旧的控制器也会被逐渐淘汰。目前来说，我们比较常用的控制器，如pod 控制器、deployment 控制器、

service 控制器、replicaset 控制器等。这些控制器一部分是由kube controller manager 这个管理器实现和管理， 而像route 控制器和service 控制器， 则由cloud controller manager 实现。

#### 8.1 服务控制器 ####

首先， 用户请求API Server 创建一个LoadBalancer 类型的服务，API

Server 收到请求并把这个服务的详细信息写入etcd 数据库。而这个变化，被服务控

制器观察到了。服务控制器理解LoadBalancer 类型的服务，除了包括存放在etcd

内部的服务记录之外，还需要一个SLB 作为服务入口，以及若干endpoints 作为服

务后端。所以服务控制器分别请求SLB 的云openapi 和API Server，来创建云上

SLB 资源，和集群内endpoints 资源。

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#### 8.2 路由控制器 ####

在集群网络一章中，我们提到过，当一个节点加入一个K8S 集群的时候，集群

需要在VPC 路由表里增加一条路由，来搭建这个新加入节点到pod 网络的主干道。

而这件事情，就是路由控制器来做的。路由控制器完成这件事情的流程，与上边服务

控制器的处理流程非常类似，这里不再赘述。

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### 结束语 ###

基本上来说，K8S 集群的控制器，其实扮演着集群大脑的角色。有了控制器，K8S 集群才有机会摆脱机械和被动，变成一个自动、智能、有大用的系统。

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