上节学习了k8s是什么以及k8s的核心特性。 k8s是一个用于自动部署，扩展和管理容器化应用程序的开源系统，它的核心功能包括: 自动化上线和回滚、服务发现与负载均衡、存储编排、Secret和配置管理、自动装箱、批量执行、IPv4/IPv6 双协议栈、水平扩缩容、自我修复、为扩展性设计。本节将介绍Kubernetes集群的组成及核心组件。

Kubernetes集群的组成

在介绍如何部署k8s集群之前，先来看一下k8s集群的组成。 一个k8s集群由一组服务器组成，这组服务器可以是公有云、私有云或本地服务器集群。 k8s集群中的一台服务器在k8s中被称作Node。

一个k8s集群里的Node分为control-plane和普通node两种角色。

  • control-plane节点过去叫master节点。由于"某些原因"，现在开源社区很多项目都开始避免使用master这个词。 control-plane节点负责集群的控制和调度
  • node节点负责运行工作负载

了解了K8S Node的角色，下面就需要了解需要在这些Node上部署哪些软件组件。下图是一个k8s集群的组成示意图:

k8s-nodes.png

k8s自己就是一个大型的分布式系统。在这张图里control-plane节点里红色方框和普通node节点里的绿色方框都是单独运行的进程。 每个进程都是用Go语言写的一个程序，实际部署k8s集群就是部署这些程序。还注意到每个node节点上的Pod和每个Pod里的容器就是我们运行的应用, k8s将多个容器组成一个逻辑单元Pod以便于管理和服务发现。容器化应用逻辑上是以Pod的形式跑在k8s上的，并不存在某台具体的服务器运行容器应用，而全部由k8s进行资源分配和调度。

下面分别介绍k8s集群中control-plane节点和node节点的核心组件。

control-plane节点上的核心组件

Kubernetes集群中的control-plane节点是集群的控制节点，负责整个集群的管理和控制。 针对集群执行的控制命令都是发送给control-plane节点的。 control-plane节点如此重要，所以一般将control-plane节点部署为默认不执行工作负载的。

control-plane节点上运行的主要组件如下：

  • kube-apiserver: kube-apiserver提供k8s的API服务，是集群控制管理、资源配置、安全机制的入口
  • kube-controller-manager: 是Kubernetes集群中所有资源对象的自动化控制中心，是集群的状态管理器，保证Pod及其他资源对象达到期望的状态
  • kube-scheduler: 是Kubernetes集群的调度中心，负责Pod的调度，根据一系列条件将Pod调度到符合条件的Node上

另外还注意到kube-apiserver使用etcd集群保存了整个集群的状态。etcd是k8s默认的存储数据库，存储了集群的数据。

node节点上的核心组件

Node节点是Kubernetes集群中的工作负载节点，Node上的工作负载由control-plane节点分配， 当某个Node宕机时，control-plane会将上面的工作负载转移到其他节点上去。

Node节点上运行的主要组件如下：

  • kubelet: 负责Pod的创建、启动、监控、重启、销毁等工作，同时与control-plane节点协作，实现集群管理的基本功能。kubelet把自己注册到control-plane节点，当Node节点纳入集群管理的范围后，kubelet进程就定时向control-plane节点上报自身的资源情况。control-plane节点掌握着每个Node节点的资源情况，就可以实施高效的资源调度策略。当某个Node超过指定时间未上报信息，control-plane会将该Node标记为NotReady，同时会进行工作负载转移。
  • kube-proxy: 实现Kubernetes Service的通信以及负载均衡。

另外还注意到需要在Node节点上部署实现了CRI(容器运行时接口)的容器运行时，例如Containerd, CRI-O等。

参考