4.K8S系列四: K8S基础架构原理

rellata发布

K8S 组件

Kubernetes Cluster 由 Master 和 Node 组成,节点上运行着若干 Kubernetes 服务。

Master 节点

Master 是 Kubernetes Cluster 的大脑,运行着如下 Daemon 服务:kube-apiserver、kube-scheduler、kube-controller-manager、etcd 和 Pod 网络(例如 flannel)。

  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 Cluster 的各种资源。

  1. 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、serviceaccounts 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 网络,flannel 是其中一个可选方案。

Node节点

Node 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 和 Pod 网络(例如 flannel)。

  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,外界通过 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,它负责将访问 service 的 TCP/UPD 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. 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。

完整架构图


为什么 k8s-master 上也有 kubelet 和 kube-proxy 呢?

这是因为 Master 上也可以运行应用,即 Master 同时也是一个 Node。

几乎所有的 Kubernetes 组件本身也运行在 Pod 里,执行如下命令:

kubectl get pod --all-namespaces -o wide

Kubernetes 的系统组件都被放到 kube-system namespace 中。这里有一个 coredns 组件,它为 Cluster 提供 DNS 服务
kube-dns是在执行 kubeadm init 时 ,作为附加组件安装的。
kubelet 是唯一没有以容器形式运行的 Kubernetes 组件,在centOS中通过Systemd运行

示例理解k8s基础架构

为更好地理解 Kubernetes 架构,部署一个应用来演示各个组件之间是如何协作的。

执行命令

kubectl run httpd-app --image=httpd --replicas=2

等待一段时间,应用部署完成。

Kubernetes 部署了 deployment httpd-app,有两个副本 Pod,运行k8s01节点.

详细部署过程

① kubectl 发送部署请求到 API Server。
② API Server 通知 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 k8s01节点上
④ k8s01 上的 kubelet 在节点上创建并运行 Pod。

补充两点:

  • 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。
  • 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。

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