Kubernetes组件介绍

一、api-server

  基本概念

• 该端口默认值为6443，可通过启动参数“--secure-port”的值来修改默认值。
• 默认IP地址为非本地（Non-Localhost）网络端口，通过启动参数“--bind-address”设置该值。
• 该端口用于接收客户端、dashboard等外部HTTPS请求。
• 用于基于Tocken文件或客户端证书及HTTP Base的认证。
• 用于基于策略的授权。

  kubernetes API测试：

curl --cacert /etc/kubernetes/ssl/ca.pem -H "Authorization: Bearer ${TOKEN}" https://127.0.0.1:6443
curl 127.0.0.1:6443/       #返回所有的API列表
curl 127.0.0.1:6443/apis    #分组API
curl 127.0.0.1:6443/api/v1   #带具体版本号的API
curl 127.0.0.1:6443/version  #API版本信息
curl 127.0.0.1:6443/healthz/etcd   #与etcd的心跳监测
curl 127.0.0.1:6443/apis/autoscaling/v1   #API的详细信息
curl 127.0.0.1:6443/metrics   #指标数据

 

  API的版本：

  Alpha：预览版，可能包含bug或错误，后期版本会修复且不兼容之前的版本，不建议使用。

  Beta：测试版,如storage.k8s.io/v1beta1,该版本可能存在不稳定或者潜在的bug，不建议生产使用

  v1: 稳定版，如apps/v1，经过验证的stable版本，可以生产环境使用

 

二、kube-scheduler

  官网介绍：

https://kubernetes.io/zh/docs/reference/command-line-tools-reference/kube-scheduler/

  Kubernetes 调度器是一个控制面进程，负责将 Pods 指派到节点上。

  通过调度算法为待调度Pod列表的每个Pod从可用Node列表中选择一个最适合的Node，并将信息写入etcd中。node节点上的kubelet通过API Server监听到kubernetes Scheduler产生的Pod绑定信息，然后获取对应的Pod清单，下载Image，并启动容器。

 

  调度策略：

  LeastRequestedPriority：优先从备选节点列表中选择资源消耗最小的节点（CPU+内存）。

  CalculateNodeLabelPriority：优先选择含有指定Label的节点。

  BalancedResourceAllocation：优先从备选节点列表中选择各项资源使用率最均衡的节点。

 

三、controller-manager

  官网介绍：

https://kubernetes.io/zh/docs/reference/command-line-tools-reference/kube-controller-manager

  kube-controller-manager：Controller Manager还包括一些子控制器(副本控制器、节点控制器、命名空间控制器 和服务账号控制器等)，控制器作为集群内部的管理控制中心，负责集群内的Node、Pod副本、服务端点（Endpoint）、命名空间（Namespace）、服务账号（ServiceAccount）、资源定额（ResourceQuota）的管理，当某个Node意外宕机时，Controller Manager会及时发现并执行自动化修复流程，确保集群中的pod副本始终处于预期的工作状态。

  controller-manager控制器每间隔5秒检查一次节点的状态。

  如果controller-manager控制器没有收到自节点的心跳，则将该node节点被标记为不可达。

  controller-manager将在标记为无法访问之前等待40秒。

  如果该node节点被标记为无法访问后5分钟还没有恢复，controller-manager会删除当前node节点的所有pod并在其它可用节点重建这些pod。

 

  pod高可用机制:

  node monitor period: 节点监视周期,5s

  node monitor grace period: 节点监视器宽限期,40s

  pod eviction timeout: pod驱逐超时时间,5m

 

四、kube-proxy

  官网信息：

https://kubernetes.io/zh/docs/reference/command-line-tools-reference/kube-proxy/

  kube-proxy：Kubernetes网络代理运行在node上，它反映了node上Kubernetes API中定义的服务，并可以通过一组后端进行简单的TCP、UDP和SCTP流转发或者在一组后端进行循环TCP、UDP和SCTP转发，用户必须使用apiserver API 创建一个服务来配置代理，其实就是kube-proxy通过在主机上维护网络规则并执行连接转发来实 现Kubernetes服务访问。

  kube-proxy运行在每个节点上，监听API Server中服务对象的变化，再通过管理IPtables或者IPVS规则来实现网络的转发。

  

  Kube-Proxy 不同的版本可支持三种工作模式：

  UserSpace：k8s v1.1之前使用,k8s 1.2及以后就已经淘汰

  IPtables : k8s 1.1版本开始支持，1.2开始为默认

  IPVS: k8s 1.9引入到1.11为正式版本，需要安装ipvsadm、ipset 工具包和加载 ip_vs 内核模块

 

  使用iptables模式请求转发图：

 

  使用ipvs模式请求转发图：

  

  IPVS相对IPtables效率会更高一些，使用IPVS模式需要在运行Kube-Proxy的节点上安装ipvsadm、ipset工具包和加载ip_vs内核模块，当Kube-Proxy以 IPVS代理模式启动时，Kube-Proxy将验证节点上是否安装了IPVS模块，如果未安装，则Kube-Proxy将回退到IPtables代理模式。

  使用IPVS模式，Kube-Proxy会监视Kubernetes Service对象和Endpoints，调用宿主机内核Netlink接口以相应地创建IPVS规则并定期与Kubernetes Service对象Endpoints对象同步IPVS规则，以确保IPVS状态与期望一致，访问服务时，流量将被重定向到其中一个后端 Pod,IPVS使用哈希表作为底层数据结构并在内核空间中工作，这意味着IPVS可以更快地重定向流量，并且在同步代理规则时具有更好的性能，此外，IPVS为负载均衡算法提供了更多选项，例如：rr (轮询调度)、lc (最小连接数)、dh (目标哈希)、sh (源哈希)、sed (最短期望延迟)、nq(不排队调度)等。

  

  配置使用IPVS及指定调度算法：

  官网示例：

  https://kubernetes.io/zh/docs/reference/config-api/kube-proxy-config.v1alpha1/#ClientConnectionConfiguration

  如果k8s集群需要修改调度算法，则每个节点kube-proxy-config都需要修改

cat /var/lib/kube-proxy/kube-proxy-config.yaml
kind: KubeProxyConfiguration
apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
bindAddress: 172.16.0.120
clientConnection: 
  kubeconfig: "/etc/kubernetes/kube-proxy.kubeconfig"
clusterCIDR: "10.224.0.0/16"
conntrack:
  maxPerCore: 32768
  min: 131072
  tcpCloseWaitTimeout: 1h0m0s
  tcpEstablishedTimeout: 24h0m0s
healthzBindAddress: 172.16.0.120:10256
hostnameOverride: "172.16.0.120"
metricsBindAddress: 172.16.0.120:10249
mode: "ipvs"  #指定使用ipvs及调度算法
ipvs:
  scheduler: sh

 

会话保持：service（svc）yaml文件中修改

       定义1800s内将同一个客户端请求都转发到某个固定的pod

[root@master01 ~]# kubectl edit svc nginx-deployment  #编辑SVC配置文件
spec:
  clusterIP: 10.105.139.198
  externalTrafficPolicy: Cluster
  ports:
  - nodePort: 30401
    port: 8080
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  selector:
    run: nginx-deployment
  sessionAffinity: ClientIP
  sessionAffinityConfig:
  clientIP:
    timeoutSeconds: 1800
  type: NodePort	

 

五、kubelet

  官网介绍：

  https://kubernetes.io/zh/docs/reference/command-line-tools-reference/kubelet/

  kubelet是运行在每个worker节点的代理组件，它会监视已分配给节点的pod，具体功能如下：

• 向master汇报node节点的状态信息
• 接受指令并在Pod中创建 docker容器
• 准备Pod所需的数据卷
• 返回pod的运行状态
• 在node节点执行容器健康检查

六、kubectl

  官网链接：

  https://kubernetes.io/zh/docs/reference/kubectl/kubectl/

  是一个通过命令行对kubernetes集群进行管理的客户端工具。

七、etcd

  kubernetes官网介绍：

  https://kubernetes.io/zh/docs/tasks/administer-cluster/configure-upgrade-etcd/

 

  etcd官网：

  https://etcd.io/

  etcd github项目

  https://github.com/etcd-io/etcd #github

 

  etcd 是CoreOS公司开发目前是Kubernetes默认使用的key-value数据存储系统，用于保存 kubernetes的所有集群数据，etcd支持分布式集群功能，生产环境使用时需要为etcd数据提 供定期备份机制。

八、DNS：

  官网链接：

  https://kubernetes.io/zh/docs/tasks/administer-cluster/dns-custom-nameservers/

  目前使用的DNS空间主要是coredns，在以往的历史版本使用的是sky-dns（已被淘汰）

  DNS组件负责为整个集群的pod提供DNS解析服务，从而实现服务之间的访问。可以为集群中的service（SVC）创建一个域名ip的对应关系。也可以为pod提供一个外部网络访问的一个DNS服务解析

 

九、Pod概念

  Pod分为自主式Pod和控制器管理的Pod

  自主式Pod：不被控制器管理的Pod，一旦Pod崩溃，则无法自动拉起。

  控制器管理的Pod：被控制器所管理的Pod

  注意：Pod 内的容器之间端口不能冲突，容器间通过Pod可以互相访问

       Pod代表一个deployment单元：a single instance of an application in Kubernetes。

  运行单个容器的Pod：将pod看作是单个容器的包装器，kubernetes不直接管理容器，而是管理pods。

       运行多个容器的Pod：pod可以将多个容器封装一个单个应用。pod中的多个容器作为整体调度到集群中同一物理机或虚拟机上。pod中多个容器共享资源和依赖项，彼此通信。

       pod将这些容器、网络资源和存储资源作为一个单一的可管理实体包装在一起。每个pod分配唯一的ip地址，pod中容器共享netns，包括ip地址和port端口。多个容器之间使用localhost通信。当pod中容器与其他pod通信，需要使用共享的网络资源。pod可以使用多个volume，pod中所有容器都可以访问这些卷。

       例如：web容器提供文件共享，另外一个容器负责更新文件内容。

       Pod是Kubernetes的最重要的概念，每一个pod都有一个特殊的被称为“根容器”的Pause容器。Pause容器对应的镜像属于Kubernetes平台的一部分，除了Pause容器，每个Pod还包含一个或多个紧密相关的用户业务容器。通过pause容器，把其他业务容器加入到Pause容器里面，让所有业务容器在同一名称空间内，可以实现网络共享。

  Pod status

  ContainerCreating 正在创建

  Running 正在运行

  Completed 运行完成

  Error 运行错误

  CrashLoopBackOff 重新创建

  ErrImagePull 获取镜像错误

  ImagePullBackOff 重新获取镜像

  Pending 正在等待某个条件

 

  container states

  Waiting: 等待某个条件满足变成Running状态，例如下载镜像，更新secrets等。

  通过describe pod查看message和reason详细信息。

  Running: 容器正在运行，没有问题。同时记录Running开始时间。

  Terminated: 容器运行完成，也有可能是运行失败终止

 

  restartPolicy，针对pod中所有容器生效。

  Always，除了running状态，其他状态总是重启，默认值。

  OnFailure，失败了才重启。

  Never，从不重启。

 

  imagePullPolicy，镜像下载策略。

  Always，总是从仓库下载镜像，默认值。

  Never，只使用本地镜像，不下载。

  IfNotPresent，优先使用本地镜像，如果没有才从仓库下载镜像。

 

  以上是kubernetes的基组件介绍。如果对你有帮助或有建议疑问可以评论区留言！