1、Kubernetes 概述和架构

news2024/10/5 19:13:48

一、基本介绍

二、kubernetes功能和架构

2.1、概述

2.2 、功能

（1）自动装箱

（2）自我修复(自愈能力)

（3）水平扩展

（4）服务发现

（5）滚动更新

（6）版本回退

（7）密钥和配置管理

（8）存储编排

（9）批处理

2.3、 k8s 集群架构

三、k8s集群架构节点角色功能

3.1、控制平面组件（Master Node）

3.1.1、kube-apiserver

3.1.2、etcd

3.1.3、kube-scheduler

3.1.4、kube-controller-manager

3.2、Node 组件（Worker Node）

3.2.1、kubelet

3.2.2、kube-proxy

3.2.3、Container Runtime

一、基本介绍

kubernetes，简称K8s，是用8代替8个字符“ubernete”而成的缩写。是一个开源的，用于管理云平台中多个主机上的容器化的应用，Kubernetes的目标是让部署容器化的应用简单并且高效,Kubernetes提供了应用部署，规划，更新，维护的一种机制。

传统的应用部署方式是通过插件或脚本来安装应用。这样做的缺点是应用的运行、配置、管理、所有生存周期将与当前操作系统绑定，这样做并不利于应用的升级更新/回滚等操作，当然也可以通过创建虚拟机的方式来实现某些功能，但是虚拟机非常重，并不利于可移植性。

新的方式是通过部署容器方式实现，每个容器之间互相隔离，每个容器有自己的文件系统，容器之间进程不会相互影响，能区分计算资源。相对于虚拟机，容器能快速部署，由于容器与底层设施、机器文件系统解耦的，所以它能在不同云、不同版本操作系统间进行迁移。

容器占用资源少、部署快，每个应用可以被打包成一个容器镜像，每个应用与容器间成一对一关系也使容器有更大优势，使用容器可以在build或release的阶段，为应用创建容器镜像，因为每个应用不需要与其余的应用堆栈组合，也不依赖于生产环境基础结构，这使得从研发到测试、生产能提供一致环境。类似地，容器比虚拟机轻量、更“透明”，这更便于监控和管理。

Kubernetes是Google开源的一个容器编排引擎，它支持自动化部署、大规模可伸缩、应用容器化管理。在生产环境中部署一个应用程序时，通常要部署该应用的多个实例以便对应用请求进行负载均衡。在Kubernetes中，我们可以创建多个容器，每个容器里面运行一个应用实例，然后通过内置的负载均衡策略，实现对这一组应用实例的管理、发现、访问，而这些细节都不需要运维人员去进行复杂的手工配置和处理。

二、kubernetes功能和架构

2.1、概述

Kubernetes 是一个轻便的和可扩展的开源平台，用于管理容器化应用和服务。通过Kubernetes 能够进行应用的自动化部署和扩缩容。在 Kubernetes 中，会将组成应用的容器组合成一个逻辑单元以更易管理和发现。

2.2 、功能

（1）自动装箱

基于容器对应用运行环境的资源配置要求自动部署应用容器

（2）自我修复(自愈能力)

当容器失败时，会对容器进行重启。当所部署的 Node 节点有问题时，会对容器进行重新部署和重新调度。当容器未通过监控检查时，会关闭此容器直到容器正常运行时，才会对外提供服务

（3）水平扩展

通过简单的命令、用户 UI 界面或基于 CPU 等资源使用情况，对应用容器进行规模扩大或规模剪裁

（4）服务发现

用户不需使用额外的服务发现机制，就能够基于 Kubernetes 自身能力实现服务发现和负载均衡

（5）滚动更新

可以根据应用的变化，对应用容器运行的应用，进行一次性或批量式更新

（6）版本回退

可以根据应用部署情况，对应用容器运行的应用，进行历史版本即时回退

（7）密钥和配置管理

在不需要重新构建镜像的情况下，可以部署和更新密钥和应用配置，类似热部署。

（8）存储编排

自动实现存储系统挂载及应用，特别对有状态应用实现数据持久化非常重要存储系统可以来自于本地目录、网络存储(NFS、Gluster、Ceph 等)、公共云存储服务

（9）批处理

提供一次性任务，定时任务；满足批量数据处理和分析的场景。

2.3、 k8s 集群架构

三、k8s集群架构节点角色功能

一个正常运行的k8s组件会包含如下一些组件：

可以分成两类：控制平面组件和Node组件。

3.1、控制平面组件（Master Node）

控制平面组件会为集群做出全局决策，比如资源的调度。以及检测和响应集群事件，例如当不满足部署的 replicas 字段时，要启动新的 pod）。Master Node 由 API Server、Scheduler、ClusterState Store（ETCD 数据库）和Controller MangerServer 所组成。

3.1.1、kube-apiserver

负责公开Kubernetes API，负责处理接受请求的工作。 API 服务器是集群统一入口，以 restful 风格进行操作，同时交给 etcd 存储，同时提供认证、授权、访问控制、API 注册和发现等机制。

3.1.2、etcd

一致且高度可用的键值存储，用作 Kubernetes 的所有集群数据的后台数据库，用于保存集群中的相关数据。

3.1.3、kube-scheduler

节点调度，负责监视新创建的、未指定运行节点（node）的 Pods，并选择节点来让 Pod 在上面运行。

3.1.4、kube-controller-manager

负责运行控制器进程，处理集群中常规后台任务，一个资源对应一个控制器。包括：

节点控制器（Node Controller）：负责在节点出现故障时进行通知和响应。
任务控制器（Job Controller）：监测代表一次性任务的 Job 对象，然后创建 Pods 来运行这些任务直至完成
端点分片控制器（EndpointSlice controller）：填充端点分片（EndpointSlice）对象（以提供 Service 和 Pod 之间的链接）。
服务账号控制器（ServiceAccount controller）：为新的命名空间创建默认的服务账号（ServiceAccount）。