K8S

Kubernetes（簡稱 K8S）是一個用于管理容器化應(yīng)用的平臺，由“ Google” 開發(fā)并于 2014 年開源。

K8S 能夠幫助開發(fā)者、和運維人員，自動化應(yīng)用的部署、擴(kuò)展、和管理，適用于構(gòu)建云原生應(yīng)用。

圖片

K8S ，能自動將容器化應(yīng)用，分配到合適的節(jié)點（服務(wù)器）上，通過自動調(diào)度來確保資源合理分配，最大化資源利用率。

K8S 適合，管理由多個小服務(wù)組成的微服務(wù)架構(gòu)，提供自動擴(kuò)展、自愈、和負(fù)載均衡，保證服務(wù)的高可用性、和彈性伸縮..等場景。

K8S工作原理

K8S 是一個分布式系統(tǒng)，主要由 Master 節(jié)點(主節(jié)點)、和Node節(jié)點（工作節(jié)點）**組成：

如下圖所示：

圖片

Master 節(jié)點負(fù)責(zé)：整個集群的管理、和調(diào)度，而 Node 節(jié)點則負(fù)責(zé)運行應(yīng)用容器，這是K8S的大致分工。

Master 節(jié)點

Master，負(fù)責(zé)管理整個集群的控制、和調(diào)度，決定哪些應(yīng)用實例部署在 Node 上。

Master，主要包含以下組件：

API Server

APIServer，負(fù)責(zé)：接收用戶的請求，并將請求轉(zhuǎn)化為操作指令交由后端的其他組件執(zhí)行。

圖片

API Server 是集群的入口，所有對 K8S 的操作，如：資源創(chuàng)建、修改、刪除...等，都是通過 HTTP 請求與 API Server 交互的。

所有組件都通過 API Server 通信，確保系統(tǒng)的統(tǒng)一性、和安全性，有點類似“微服務(wù)網(wǎng)關(guān)”的角色。

etcd

etcd，是分布式鍵值存儲數(shù)據(jù)庫，用于保存集群狀態(tài)信息。

API Server 是 K8S 集群的“控制中心”，與 etcd 進(jìn)行交互以保存、和檢索集群的配置信息、和狀態(tài)數(shù)據(jù)。

etcd，會存儲：配置信息、Pod 狀態(tài)、Service 配置...等，所有的配置信息都存儲在 etcd 中。

etcd 使用 Raft 協(xié)議保證數(shù)據(jù)一致性，確保即使在集群部分節(jié)點失效時，etcd 中的數(shù)據(jù)依然是可靠的。

Scheduler

調(diào)度器，負(fù)責(zé)：將新創(chuàng)建的 Pod 分配到合適的 Node 節(jié)點上。

Scheduler 根據(jù)資源使用情況，比如：（CPU、內(nèi)存等）、拓?fù)湫畔ⅲňW(wǎng)絡(luò)、節(jié)點可用性...等等），以及調(diào)度策略進(jìn)行選擇。

Controller Manager

Controller Manager ，是 K8S 中的控制器執(zhí)行者，負(fù)責(zé)：管理各種控制器。

例如：副本控制器、節(jié)點控制器、服務(wù)控制器...等，如下圖所示：

圖片

Controller Manager，負(fù)責(zé)：管理集群的控制循環(huán)，包括：節(jié)點狀態(tài)監(jiān)控、Pod 副本數(shù)量維護(hù)、處理故障節(jié)點。。。等。

Controller Manager ，通過循環(huán)檢查集群的當(dāng)前狀態(tài)，并與期望狀態(tài)進(jìn)行比較。

如果存在不一致的地方，控制器會啟動相應(yīng)的操作以糾正實際狀態(tài)。

比如：ReplicaSet 控制器會確保在任何時刻，Pod 的副本數(shù)都、與用戶定義的副本數(shù)一致。

Node 節(jié)點

Node節(jié)點，也稱為工作節(jié)點，負(fù)責(zé)運行具體的容器化應(yīng)用，接受 Master 的任務(wù)調(diào)度。

圖片

K8S的工作流程，大致如下：

1. 創(chuàng)建和提交資源定義：用戶通過 YAML 文件或 kubectl 命令，提交 Deployment 、或 Pod 等資源定義到 API Server；
2. API Server 處理請求：API Server 驗證請求，并將資源定義保存到 etcd，確保資源定義的持久性；
3. 調(diào)度和部署：檢測到新創(chuàng)建的 Pod，并通過資源調(diào)度策略選擇合適的 Node 節(jié)點；
4. 監(jiān)控與維護(hù)：Controller Manager 持續(xù)監(jiān)控集群狀態(tài)，出現(xiàn)異常時自動重啟、或重新調(diào)度。

這些組件共同合作，確保 K8S 集群的資源管理、調(diào)度、監(jiān)控和自愈功能順利運行。