Kubernetes 概述及Kubernetes各个组件概述

简介

中文文档：https://kubernetes.io/zh/docs/home/
    Kubernetes是Google开源的一款容器编排工具，它是诞生在Google内部运行N多年的博格系统之上，因此其成熟度从其诞生初期就广泛受到业界的关注，并且迅速成为编排工具市场的主流，其社区活跃度非常高，版本迭代速度也很惊人，它的主要作用是对Docker容器做编排工作，当然，Docker只是容器工具的一种引擎，K8s可支持多种容器引擎。
    Kubernetes 是一个可移植的、可扩展的开源平台，用于管理容器化的工作负载和服务，可促进声明式配置和自动化。 Kubernetes 拥有一个庞大且快速增长的生态系统。Kubernetes 的服务、支持和工具广泛可用。
    Kubernetes 这个名字源于希腊语，意为“舵手”或“飞行员”。k8s 这个缩写是因为 k 和 s 之间有八个字符的关系。 Google 在 2014 年开源了 Kubernetes 项目。Kubernetes 建立在 Google 在大规模运行生产工作负载方面拥有十几年的经验 的基础上，结合了社区中最好的想法和实践。

使用Kubernetes可以：

  • 自动化容器的部署和复制
  • 随时扩展或收缩容器规模
  • 将容器组织成组，并且提供容器间的负载均衡
  • 很容易地升级应用程序容器的新版本
  • 提供容器弹性，如果容器失效就替换它，等等...
    Kubernetes提供的功能：
    Kubernetes 为你提供：
  • 服务发现和负载均衡
    Kubernetes 可以使用 DNS 名称或自己的 IP 地址公开容器，如果进入容器的流量很大， Kubernetes 可以负载均衡并分配网络流量，从而使部署稳定。
  • 存储编排
    Kubernetes 允许你自动挂载你选择的存储系统，例如本地存储、公共云提供商等。
  • 自动部署和回滚
    你可以使用 Kubernetes 描述已部署容器的所需状态，它可以以受控的速率将实际状态 更改为期望状态。例如，你可以自动化 Kubernetes 来为你的部署创建新容器， 删除现有容器并将它们的所有资源用于新容器。
  • 自动完成装箱计算
    Kubernetes 允许你指定每个容器所需 CPU 和内存（RAM）。 当容器指定了资源请求时，Kubernetes 可以做出更好的决策来管理容器的资源。
  • 自我修复
    Kubernetes 重新启动失败的容器、替换容器、杀死不响应用户定义的 运行状况检查的容器，并且在准备好服务之前不将其通告给客户端。
  • 密钥与配置管理
    Kubernetes 允许你存储和管理敏感信息，例如密码、OAuth 令牌和 ssh 密钥。 你可以在不重建容器镜像的情况下部署和更新密钥和应用程序配置，也无需在堆栈配置中暴露密钥。

Kubernetes的组件

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控制平面组件（Control Plane Components）

控制平面的组件对集群做出全局决策(比如调度)，以及检测和响应集群事件（例如，当不满足部署的 replicas 字段时，启动新的 pod）。
控制平面组件可以在集群中的任何节点上运行。 然而，为了简单起见，设置脚本通常会在同一个计算机上启动所有控制平面组件， 并且不会在此计算机上运行用户容器。 请参阅使用 kubeadm 构建高可用性集群 中关于多 VM 控制平面设置的示例。
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kube-apiserver

Kubernetes API Server 通过 kube-apiserver 进程提供服务， 是 kubernetes 的核心组件。也是整个集群的入口。

  1. 管理集群的API入口
    我们如果创建一个资源对象都是要通过API Server的。
  2. 资源配额控制入口
    Kubernetes 可以从个层级对资源进行配额， 如容器的 CPI限制，Namespace 的资源数量等也是通过 apiserver 进行撇胡子的，将这些资源配额写入到Etcd中。

kube-scheduler

负责资源调度的进程，就是k8s的调度器，Scheduler 监听 API Server，当需要创建POD的时候负责该Pod与那个Node进行绑定，将此绑定信息通过API Server 写入到ETCD中。

kube-controller-manager

kubernetes里面所有对象的自动化控制中心。
这些控制器包括:

  • 任务控制器（Job controller）: 监测代表一次性任务的 Job 对象，然后创建 Pods 来运行这些任务直至完成
  • 服务帐户和令牌控制器（Service Account & Token Controllers）: 为新的命名空间创建默认帐户和 API 访问令牌
  • Replication Controller
    副本控制器。用来保证Deployment或者RC中副本的数量的。
  • Node Controller
    通过API Server监控Etcd中存储的关于节点的各类信息，这些信息是kubelet定时推给API Server的，由API Server写入到Etcd中。这些节点信息包括：节点健康状况、节点资源、节点名称、节点地址信息、操作系统版本、Docker版本、kubelet版本等。监控到节点信息若有异常情况，则会对节点进行某种操作，如节点状态变为故障状态，则删除节点与节点相关的Pod等资源的信息。
  • ResourceQuota Controller
    将期望的资源配额信息通过API Server写入到Etcd中。然后ResourceQuota Controller会定时的统计这些信息，在系统请求资源的时候就会读取这些统计信息，如果不合法就不给分配该资源，则创建行为会报错。
  • Namespace Controller
    用户是可以通过API Server创建新的namespace并保存在Etcd中的。Namespace Controller会定时通过API Server读取这些Namespace信息并做对应的对于Namespace的一些操作。
  • Endpoints Controller
    负责生成和维护所有Endpoints对象的控制器。Endpoints表示了一个Service对应的所有Pod副本的访问地址。
    一个Service可能对应了多个Endpoints，那么，在创建一个新的Service时Endpoints Controller就会生成对应的Endpoints。在Service被删除时，Endpoints Controller就会删除对应的Endpoints。等等。

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。 云控制器管理器使得你可以将你的集群连接到云提供商的 API 之上， 并将与该云平台交互的组件同与你的集群交互的组件分离开来。
cloud-controller-manager 仅运行特定于云平台的控制回路。 如果你在自己的环境中运行 Kubernetes，或者在本地计算机中运行学习环境， 所部署的环境中不需要云控制器管理器。
与 kube-controller-manager 类似，cloud-controller-manager 将若干逻辑上独立的 控制回路组合到同一个可执行文件中，供你以同一进程的方式运行。 你可以对其执行水平扩容（运行不止一个副本）以提升性能或者增强容错能力。
下面的控制器都包含对云平台驱动的依赖：

  • 节点控制器（Node Controller）: 用于在节点终止响应后检查云提供商以确定节点是否已被删除
  • 路由控制器（Route Controller）: 用于在底层云基础架构中设置路由
  • 服务控制器（Service Controller）: 用于创建、更新和删除云提供商负载均衡器

etcd

etcd 是兼具一致性和高可用性的键值数据库，可以作为保存 Kubernetes 所有集群数据的后台数据库。

Node组件

Kubelet

负责对pod对应的容器进行创建，启动，停止等工作，同时与Master 节点密切协作，实现集群管理的基本功能。
每个Node节点上都会有一个Kubelet负责Master下发到该节点的具体任务，管理该节点上的Pod和容器。而且会在创建之初向API Server注册自身的信息，定时汇报节点的信息。它还通过cAdvisor监控容器和节点资源。

  • 节点管理
    Kubelet在创建之初就会向API Server做自注册，然后会定时报告节点的信息给API Server写入到Etcd中。默认为10秒。

  • Pod管理
    Kubelet会监听API Server，如果发现对Pod有什么操作，它就会作出相应的动作。例如发现有Pod与本Node进行了绑定。那么Kubelet就会创建相应的Pod且调用Docker Client下载image并运行container。

  • 容器健康检查
    有三种方式对容器做健康检查：

    • 在容器内部运行一个命令，如果该命令的退出状态码为0，则表明容器健康。
    • TCP检查。
    • HTTP检查。

  • cAdvisor资源监控
    Kubelet通过cAdvisor对该节点的各类资源进行监控。如果集群需要这些监控到的资源信息，可以安装一个组件Heapster。
    Heapster会进行集群级别的监控，它会通过Kubelet获取到所有节点的各种资源信息，然后通过带着关联标签的Pod分组这些信息。
    如果再配合InfluxDB与Grafana，那么就成为一个完整的集群监控系统了。

Kube-proxy

实现kubernetes service 的通信与负责均衡机制。
负责接收并转发请求。Kube-proxy的核心功能是将到Service的访问请求转发到后台的某个具体的Pod。
无论是通过ClusterIP+Port的方式还是NodeIP+NodePort的方式访问Service，最终都会被节点的Iptables规则重定向到Kube-proxy监听服务代理端口，该代理端口实际上就是SocketServer在本地随机打开的一个端口，SocketServer是Kube-proxy为每一个服务都会创建的“服务代理对象”的一部分。
当Kube-proxy监听到Service的访问请求后，它会找到最适合的Endpoints，然后将请求转发过去。具体的路由选择依据Round Robin算法及Service的Session会话保持这两个特性。

容器时

容器运行环境是负责运行容器的软件。
Kubernetes 支持多个容器运行环境: Docker、 containerd、CRI-O 以及任何实现 Kubernetes CRI (容器运行环境接口)。

posted @ 2022-01-07 23:37  闫世成  阅读(94)  评论(0)  编辑  收藏  举报