kubernetes 架构

Oct 31, 2019 · 2 min read · kubernetes kubernetes arch

什么是 Kubernetes

Kubernetes(简称K8s) 是由 Google 在2014年开源的容器编排与调度管理框架，主要是为用户提供一个具有普遍意义的容器编排工具。该项目是Google内部大规模集群管理系统-Borg的一个开源版本，目前是由CNCF(Cloud Native Computing Foundation)托管项目。 Kubernetes 的主要特点：

  1. 可扩展：Kubernetes 是高度可配置且可扩展的。
  2. 可移植：Kubernetes 不限于特定平台，可以在各种公共或者私有云平台上运行。
  3. 自动化：Kubernetes 是一个高度自动化的平台：可自动部署/回滚、自我修复、自动扩缩容。

Kubernetes 架构

K8s 遵循服务器/客户端(C/S)架构,分为两部分master和node，其中master是服务端，是控制节点主要控制和管理整个K8s集群;node是客户端,是工作节点，主要处理来自于master的任务。K8s可以设置多master来实现高可用，但是默认情况下单个master 就可以完成所有的工作。
master包含的组件有：kube-apiserver, etcd, kube-controller-manager, kube-scheduler, cloud-controller-manager;
node 包含的组件有: kubelet, kube-proxy;

带有两个Worker nodes和一个master的K8s架构图
图片来源

master 组件

kube-apiserver: 提供集群HTTP REST API, 是集群控制的唯一入口,提供访问控制、注册、信息存储功能, 同时也是集群内部模块之间数据交换的枢纽。
etcd: 兼具一致性和高可用性的键值数据库,保存 K8s 所有集群数据;
kube-scheduler: 对K8s中的Pod资源进行监控调度，为Pod选择合适的工作节点；
kube-controller-manager: K8s实现自动化的关键组件，是集群中所有资源的自动化控制中心；
cloud-controller-manager: 云控制器管理器是指嵌入特定云的控制逻辑的控制平面组件,使得 K8s 可以直接利用云平台实现持久化卷、负载均衡、网络路由、DNS 解析以及横向扩展等功能。

node 组件

kubelet: 负责与master节点通信，处理master下发的任务，管理节点上容器的创建、停止与删除等;
kube-proxy: 负责K8s集群服务的通信以及负载均衡；

数据流转

K8s 数据流转
我们以 ReplicaSet 为例，讲述一下K8s的数据流转：
0. 在集群组件一启动 kube-scheduler，kube-controller-manager，kubelet就会通过list-watch机制监听自己关心的事件；

  1. API作为集群入口，接收命令请求；
  2. Deployment 控制器通过 watch 获取到 Deployment 的创建事件;
  3. Deployment 控制器创建 ReplicaSet 资源;
  4. ReplicaSet 控制器通过 watch 获取到 ReplicaSet 的创建事件;
  5. ReplicaSet 控制器创建 POD 资源；
  6. Scheduler 通过 watch 获取 Pod 创建事件以及获取未绑定Node的Pod；
  7. Scheduler 通过调度算法为 Pod 选择合适的Node；
  8. kubelet 通过 watch 获取部署在当前Node的 Pod;
  9. kubelet 通过 CRI 通知container runtime 创建 Pod；
  10. container runtime 成功创建Pod；

观察POD创建过程相关事件

我们可以通过kubectl get events --watch 来观察POD创建过程所产生的事件。使用watch 选项可以监听整个过程。 以下是创建nginx的过程：

 1➜  ~ kubectl get events --watch       
 2LAST SEEN   TYPE     REASON    OBJECT                                  MESSAGE
 30s          Normal   ScalingReplicaSet   deployment/nginx                        Scaled up replica set nginx-6799fc88d8 to 2
 40s          Normal   SuccessfulCreate    replicaset/nginx-6799fc88d8             Created pod: nginx-6799fc88d8-dlvsf
 50s          Normal   SuccessfulCreate    replicaset/nginx-6799fc88d8             Created pod: nginx-6799fc88d8-b7868
 60s          Normal   Scheduled           pod/nginx-6799fc88d8-dlvsf              Successfully assigned default/nginx-6799fc88d8-dlvsf to k8s-node1
 70s          Normal   Scheduled           pod/nginx-6799fc88d8-b7868              Successfully assigned default/nginx-6799fc88d8-b7868 to k8s-node1
 80s          Normal   Pulling             pod/nginx-6799fc88d8-b7868              Pulling image "nginx"
 90s          Normal   Pulling             pod/nginx-6799fc88d8-dlvsf              Pulling image "nginx"
100s          Normal   Pulled              pod/nginx-6799fc88d8-b7868              Successfully pulled image "nginx" in 14.134421496s
110s          Normal   Created             pod/nginx-6799fc88d8-b7868              Created container nginx
120s          Normal   Started             pod/nginx-6799fc88d8-b7868              Started container nginx
130s          Normal   Pulled              pod/nginx-6799fc88d8-dlvsf              Successfully pulled image "nginx" in 19.163499736s
140s          Normal   Created             pod/nginx-6799fc88d8-dlvsf              Created container nginx
150s          Normal   Started             pod/nginx-6799fc88d8-dlvsf              Started container nginx

以上就是关于K8s架构以及数据流转的介绍。

参考

Kubernetes Architecture
INTRODUCTION TO KUBERNETES ARCHITECTURE
服务
Kubernetes的三种外部访问方式：NodePort、LoadBalancer 和 Ingress
极客时间

Posts in this Series