Kubernetes是云原生非常核心的组件，也是大厂经常考察的内容，下面我就全面来详解Kubernetes架构@mikechen

本篇已收于mikechen原创超30万字《阿里架构师进阶专题合集》里面。

Kubernetes

Kubernetes（常简称为K8s），是一个开源的容器编排平台，由Google设计，含义是舵手、或领航员容器编排系统。

主要解决以下场景：

1.容器编排

容器编排是K8S的核心功能，主要管理：多个容器的部署、扩展、和操作，以及自动处理容器的创建、删除、和重新分配。

2.自动伸缩

自动伸缩是K8S的核心功能，主要是：根据应用程序的负载情况，自动调整容器实例的数量。

比如：（增加、或减少容器数量）、和垂直扩展（调整容器的资源分配，比如：CPU、和内存）等，自动伸缩。

3.自动化管理

Kubernetes简化了容器化应用程序的部署、管理、和操作流程，比如：通过自动化的方式，可以减少人为操作错误...等场景。

4.自愈能力

比如：通过持续监控容器的健康状态，自动重启崩溃的容器，重新调度失败的容器实例...等场景，确保应用程序的高可用性。

这四大核心功能：使Kubernetes成为一个强大且灵活的容器编排平台，能够有效地简化、和自动化容器化应用程序的管理。

Kubernetes架构

Kubernetes的架构，由多个组件组成，如下图所示：

如下图所示：

整体由两部分构成，分别是：Master节点和Worker节点。

master（主节点）

Master节点，负责：整个集群的状态监控、调度、协调、和配置管理，如下：

• 集群管理：Master节点负责整个Kubernetes集群的管理，协调各个工作节点上的资源分配、和应用程序的部署；
• 调度和分配：根据资源需求和策略，决定将容器部署到哪个工作节点上；
• 控制和监控：持续监控集群的状态，确保应用程序按预期运行，自动处理故障、和异常情况；
• 配置存储：以及，存储、和管理集群的配置信息、状态数据、和元数据。

Master节点，会包含如下核心组件，比如：API Server、Control Manager。。。等。

API Server

API Server充当Kubernetes的前端，所有外部命令（如：通过kubectl发出的命令），都会首先到达API Server。

处理所有REST请求（如kubectl命令），并将其转发到相应的组件。

API Server会验证请求的有效性，将其转换为集群的状态变更，并将其保存到etcd中。

Scheduler

Scheduler负责资源调度，根据容器的资源需求和约束条件，决定将容器部署到哪个节点上。

Controller Manager

Controller Manager运行各种控制器，每个控制器都是一个独立的控制循环，持续监听集群的状态，并根据期望状态和实际状态的差异进行调整。

主要控制器包括：

节点控制器：管理节点的生命周期。

复制控制器：确保指定数量的Pod副本在任何时候都在运行。

端点控制器：填充Service和Pod的端点信息。

命名空间控制器：管理命名空间的创建和删除。

etcd

etcd是一个分布式键值存储，存储整个集群的配置信息、元数据和状态数据。

它是Kubernetes集群的数据库，提供一致性和高可用性的数据存储服务。

Work(工作节点)

Node节点是集群中的工作节点，主要解决：

• 运行容器：Worker节点负责运行分配给它的应用程序容器；
• 资源管理：管理、和分配本节点上的计算资源（CPU、内存、存储...等），确保容器高效运行。
• 网络通信：处理容器之间以及容器与外部世界的网络通信；
• 监控和日志记录：持续监控容器的状态并记录日志，帮助诊断、和解决问题。

主要会涉及到如下组件：

Kubelet

Kubelet是Worker节点上的核心代理，它持续监听来自API Server的指令（如：Pod的创建、更新和删除）。

Kubelet根据这些指令管理容器的生命周期，包括：拉取镜像、启动容器、监控运行状况、和处理终止...等。

Kube-proxy

Kube-proxy负责：实现Kubernetes服务的负载均衡、和网络代理。

比如：Kube-proxy配置网络规则（如：iptables或IPVS），以实现服务的负载均衡和路由。

它维护本地的网络规则，将外部请求正确地路由到集群内的相应容器。

容器运行时（如Docker）

Kubernetes支持多种容器运行时，通过CRI（容器运行时接口）与Kubelet进行通信。

常用的容器运行时，包括：Docker、containerd、CRI-O...等。

负责实际的容器操作，如拉取镜像、创建、和启动容器、管理容器生命周期。

以上

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