K8S工作原理详解(图文全面总结)（k8s基本操作）

K8S是云原生最核心的内容，也是云计算的未来，下满我就全面来详解K8S以及原理@mikechen

本文作者：陈睿|mikechen

文章来源：mikechen.cc

K8S

Kubernetes（简称 K8s），K8s 是云原生生态的核心组件，也是云技术最核心的内容。

K8S，通过提供容器化应用的调度、编排、以及运行、和管理，是实现 DevOps 、和微服务架构的关键。

K8S工作原理

K8S的整体架构设计，如下图所示：

K8S， 采用主节点（Master Node）、和工作节点（Master-Worker）的分布式设计，并且，支持大规模容器、和管理。

K8S主节点（Master Node）

K8S主节点，负责：整个集群的状态、与生命周期。

并且，K8S主节点，管理所有的工作节点、和容器化的应用程序。

K8S主节点，主要组件如下：

API Server

API Server，主要负责：接收用户请求，并将其传递给其他组件，是 K8S的统一入口。

整体架构，如下图所示：

API Server 是 Kubernetes(K8S)集群的“用户接口”，所有的管理、和操作请求都通过它进行。

无论是创建 Pod、更新 Deployment，还是查询集群状态，都需要与 API Server 交互。

在集群中，所有的配置、调度、控制、健康检查等工作都依赖于 API Server。

并且，API Server 管理所有资源的 CRUD 操作，并通过 etcd 保存资源状态。

ETCD

etcd ，是集群的数据存储，保存所有集群状态、和配置的键值数据库...等等重要信息。

etcd ，通常也会部署成多个副本（etcd 集群），以确保数据的持久性和一致性。

Controller Manager

Controller Manager ，是 Kubernetes(K8S)、与云平台之间的桥梁，负责：处理与云基础设施相关的资源管理任务。

Controller Manager 是由多个控制器组成的，每个控制器负责管理 Kubernetes 中某种类型的资源。

常见的控制器，如下图所示：

• Node Controller：负责管理、与云平台上的节点相关的操作，例如：节点的生命周期管理、节点的健康检查...等；
• Route Controller：负责在云平台上，配置路由规则，以便 Kubernetes(K8S)服务，可以与外部通信；
• Service Controller：管理与云负载均衡器相关的资源，负责为类型为 LoadBalancer 的 Kubernetes(K8S)服务创建、和配置云负载均衡器；
• Ingress Controller：管理、和配置与云负载均衡器相关的 Ingress 资源，支持在云平台上配置 HTTP/HTTPS 路由。

Scheduler

K8S Scheduler（调度器）， 在 Kubernetes(K8S)集群中扮演着至关重要的角色。

Scheduler的主要任务是：负责将 Pod（容器组），调度到适合的 工作节点 上执行。

在调度过程中，调度器需要考虑多个因素，比如：资源需求、节点的可用资源、以及定义的调度策略...等。

K8S工作节点

K8S工作节点，主要执行主节点分配的实际任务，比如：运行容器化应用程序（Pod）...等等。

+---------------------+         +---------------------+
|   工作节点 (Worker) |         |   工作节点 (Worker) |
+---------------------+         +---------------------+
| - Kubelet           |         | - Kubelet           |
| - Kube-proxy        |         | - Kube-proxy        |
| - 容器运行时         | <-----> | - 容器运行时         |
+---------------------+         +---------------------+
         |                              |
         |                              |
     +-------+                     +-------+
     |  Pod  |                     |  Pod  |
     +-------+                     +-------+

K8S工作节点，整体架构，如下图所示：

K8S的工作流程，大致如下：

API Server 是 Kubernetes 集群的入口，接收并验证所有的请求；

首先，用户定义请求，比如：定义一个 Deployment、Pod、 或 Service；

然后，API Server 接收并处理请求，API Server 会验证用户的身份（认证），并授权其操作（授权）。

然后，交给其它组件，比如：Controller Manager 和、Scheduler，来调度 Pod 到合适的节点；

最后，管理节点上的容器，确保 Pod 持续运行，K8S自动维护集群资源的健康、和稳定。

本文作者：陈睿|mikechen

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