K8S脉络整理(005)-Kubernetes架构

Kubernetes Cluster 由 Master 和 Node 组成，节点上运行着若干 Kubernetes 服务。

Master 节点

Master 是 Kubernetes Cluster 的大脑，运行着如下 Daemon 服务：

  • kube-apiserver
    • API Server（kube-apiserver）API Server 提供 HTTP/HTTPS RESTful API，即 Kubernetes API。

      API Server 是 Kubernetes Cluster 的前端接口，各种客户端工具（CLI 或 UI）以及 Kubernetes 其他组件可以通过它管理 Cluster 的各种资源。

  • kube-scheduler
    • Scheduler（kube-scheduler）Scheduler 负责决定将 Pod 放在哪个 Node 上运行。

      Scheduler 在调度时会充分考虑 Cluster 的拓扑结构，当前各个节点的负载，以及应用对高可用、性能、数据亲和性的需求。

  • kube-controller-manager
    • 　　　

      Controller Manager（kube-controller-manager）Controller Manager 负责管理 Cluster 各种资源，保证资源处于预期的状态。

      Controller Manager 由多种 controller 组成，包括 replication controller、endpoints controller、namespace controller、serviceaccounts controller 等。

      不同的 controller 管理不同的资源。

      例如 ：

      replication controller 管理 Deployment、StatefulSet、DaemonSet 的生命周期；

      namespace controller 管理 Namespace 资源。　

  • etcd 
    • 　　

      etcd 负责保存 Kubernetes Cluster 的配置信息和各种资源的状态信息。

      当数据发生变化时，etcd 会快速地通知 Kubernetes 相关组件。

  • Pod 网络（例如 flannel、calico）
    • Pod 要能够相互通信，Kubernetes Cluster 必须部署 Pod 网络，flannel 是其中一个可选方案。

601.png

Node 节点

Node 是 Pod 运行的地方，Kubernetes 支持 Docker、rkt 等容器 Runtime。

Node上运行的 Kubernetes 组件有 kubelet、kube-proxy 和 Pod 网络（例如 flannel）。

kubelet

kubelet 是 Node 的 agent.

当 Scheduler 确定在某个 Node 上运行 Pod 后，会将 Pod 的具体配置信息（image、volume 等）发送给该节点的 kubelet，kubelet 根据这些信息创建和运行容器，并向 Master 报告运行状态。

kube-proxy

service 在逻辑上代表了后端的多个 Pod，外界通过 service 访问 Pod。

service 接收到的请求是如何转发到 Pod 的呢？这就是 kube-proxy 要完成的工作。

每个 Node 都会运行 kube-proxy 服务，它负责将访问 service 的 TCP/UPD 数据流转发到后端的容器。

如果有多个副本，kube-proxy 会实现负载均衡。

Pod 网络

Pod 要能够相互通信，Kubernetes Cluster 必须部署 Pod 网络，flannel 是其中一个可选方案。

完整的架构图

结合实验环境，我们得到了如下的架构图：

你可能会问：为什么 k8s-master 上也有 kubelet 和 kube-proxy 呢？

这是因为 Master 上也可以运行应用，即 Master 同时也是一个 Node。

几乎所有的 Kubernetes 组件本身也运行在 Pod 里，执行如下命令：

kubectl get pod --all-namespaces -o wide   ##查看所有pod并查看ip及所在node





root@master:~/kubespray# kubectl get pod --all-namespaces -o wide
NAMESPACE     NAME                                    READY     STATUS    RESTARTS   AGE       IP               NODE
default       kubernetes-bootcamp-5d7f968ccb-c57nw    1/1       Running   0          3h        10.233.75.7      node2
default       kubernetes-bootcamp-5d7f968ccb-lv24f    1/1       Running   0          3h        10.233.71.7      node3
kube-system   calico-node-4gm72                       1/1       Running   52         33d       172.28.2.212     node2
kube-system   calico-node-8fkfk                       1/1       Running   0          33d       172.28.2.210     master
kube-system   calico-node-fqdwj                       1/1       Running   53         33d       172.28.2.213     node3
kube-system   calico-node-lpdtx                       1/1       Running   47         33d       172.28.2.211     node1
kube-system   calico-node-nq8l2                       1/1       Running   42         33d       172.28.2.214     node4
kube-system   kube-apiserver-master                   1/1       Running   0          33d       172.28.2.210     master
kube-system   kube-apiserver-node4                    1/1       Running   224        18d       172.28.2.214     node4
kube-system   kube-controller-manager-master          1/1       Running   0          33d       172.28.2.210     master
kube-system   kube-controller-manager-node4           1/1       Running   5          18d       172.28.2.214     node4
kube-system   kube-dns-79d99cdcd5-6vvrw               3/3       Running   0          18d       10.233.102.131   node1
kube-system   kube-dns-79d99cdcd5-rkpf2               3/3       Running   0          18d       10.233.71.5      node3
kube-system   kube-proxy-master                       1/1       Running   0          33d       172.28.2.210     master
kube-system   kube-proxy-node1                        1/1       Running   0          32d       172.28.2.211     node1
kube-system   kube-proxy-node2                        1/1       Running   0          18d       172.28.2.212     node2
kube-system   kube-proxy-node3                        1/1       Running   0          32d       172.28.2.213     node3
kube-system   kube-proxy-node4                        1/1       Running   0          18d       172.28.2.214     node4
kube-system   kube-scheduler-master                   1/1       Running   0          33d       172.28.2.210     master
kube-system   kube-scheduler-node4                    1/1       Running   3          18d       172.28.2.214     node4
kube-system   kubedns-autoscaler-5564b5585f-7z62x     1/1       Running   0          18d       10.233.71.4      node3
kube-system   kubernetes-dashboard-6bbb86ffc4-zmmc2   1/1       Running   0          18d       10.233.75.5      node2
kube-system   nginx-proxy-node1                       1/1       Running   0          32d       172.28.2.211     node1
kube-system   nginx-proxy-node2                       1/1       Running   0          18d       172.28.2.212     node2
kube-system   nginx-proxy-node3                       1/1       Running   0          32d       172.28.2.213     node3





 


Kubernetes 的系统组件都被放到 kube-system namespace 中。


这里有一个 kube-dns 组件，它为 Cluster 提供 DNS 服务，我们后面会讨论。


kube-dns是在执行 kubeadm init 时（第 ⑤ 步）作为附加组件安装的。


kubelet 是唯一没有以容器形式运行的 Kubernetes 组件，它在 Ubuntu 中通过 Systemd 运行。




service kubelet status
● kubelet.service - Kubernetes Kubelet Server
   Loaded: loaded (/etc/systemd/system/kubelet.service; enabled; vendor preset: enabled)
   Active: active (running) since 四 2018-02-01 19:02:58 CST; 1 months 3 days ago
     Docs: https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes
 Main PID: 9652 (kubelet)
    Tasks: 18
   Memory: 58.9M
      CPU: 22h 18min 30.647s
   CGroup: /system.slice/kubelet.service
           └─9652 /usr/local/bin/kubelet --logtostderr=true --v=2 --address=172.28.2.210 --node-ip=172.28.2.210 --hostname-override=master --allow-privileged=true --p







 


 部署演示


为了帮助大家更好地理解 Kubernetes 架构，我们部署一个应用来演示各个组件之间是如何协作的。


执行命令


kubectl run httpd-app --image=httpd --replicas=2




root@master:~/kubespray# kubectl get deployment 
NAME                  DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
httpd-app             2         2         2            2           34m
kubernetes-bootcamp   2         2         2            2           5h
root@master:~/kubespray# kubectl get pod -o wide
NAME                                   READY     STATUS    RESTARTS   AGE       IP            NODE
httpd-app-5fbccd7c6c-c8qq7             1/1       Running   0          35m       10.233.71.8   node3
httpd-app-5fbccd7c6c-jstpm             1/1       Running   0          35m       10.233.75.8   node2
kubernetes-bootcamp-5d7f968ccb-c57nw   1/1       Running   0          4h        10.233.75.7   node2
kubernetes-bootcamp-5d7f968ccb-lv24f   1/1       Running   0          4h        10.233.71.7   node3





等待一段时间，应用部署完成。


 


Kubernetes 部署了 deployment httpd-app，有两个副本 Pod，分别运行在 k8s-node1 和 k8s-node2。


详细讨论整个部署过程。




① kubectl 发送部署请求到 API Server。


② API Server 通知 Controller Manager 创建一个 deployment 资源。


③ Scheduler 执行调度任务，将两个副本 Pod 分发到 k8s-node1 和 k8s-node2。


④ k8s-node1 和 k8s-node2 上的 kubelet 在各自的节点上创建并运行 Pod。


补充两点：


    

  1. 

    应用的配置和当前状态信息保存在 etcd 中，执行 kubectl get pod 时 API Server 会从 etcd 中读取这些数据。
    

    2. 

  2. 

    flannel 会为每个 Pod 都分配 IP。因为没有创建 service，目前 kube-proxy 还没参与进来。
    

    3. 



 







            

            
posted @ 
2018-03-07 14:00 
Cslc-DaweiJ 
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