Kubernetes的工作机制

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Kubernetes是一款开源的通用多容器管理软件，提供了基本的部署、弹性扩容，自愈能力、负载平衡和流量路由等能力，是微服务应用程序的协调管理利器。Kubernetes将整个数据中心视为一台超级计算机，可以管理符合OCI标准的任何类型的容器。（例如Docker、Core OS的rkt容器等等）。Kubernetes的主要功能包括自动调度、自我修复、自动部署、回滚、水平扩展和负载平衡。

Kubernetes 架构由两个关键组件组成： master节点和worker节点（Minions）。

Master节点 - Kubernetes集群的控制节点

Master节点的工作方式类似于一个团队的管理者，负责整个集群的管理和控制，分配工作负载，类似于对团队有绝对控制权的足球教练。Master节点负责并做出全局决定，安排某个节点处理用户请求。Kubernetes还可以使用多Master节点设置来避免单点故障（Multi-Master HA）。Master节点仅在Linux系统上运行，但不限于任何特定平台，可以是服务器裸机、VM、OpenStack的实例或者任何其他云实例，但是不要在Master节点上运行用户容器（user container）。

Master节点的组件

Master节有以下组件。

• kube-apiserverKube-apiserver遵循横向扩展架构设计，是Master控制节点的前端，提供了面向外部的接口，通过REST API与外部世界进行通信，它是资源对象的唯一操作入口，其他所有组件都必须通过它提供的API来操作资源数据。

• etcd - 群集存储etcd是kubernetes默认使用的分布式键值存储库，提供了一种可靠的方式来存储kubernetes集群中的数据，主要被用来共享配置和服务发现。集群的所有状态都存储在etcd实例中，本身具有监控的能力，因此当etcd中的信息发生变化时，能够快速的通知集群中相关的组件。etcd扮演的角色如此重要，因此，必须有一个可靠的备份计划。

• kube-controller-manager

Kube-Controller Manager是集群的管理控制中心，维护集群中的所有控制器（controller），对维持集群的稳定和自我修复，实现高可用，副本控制等起关键作用。它是一个嵌入式控制器并负责命名空间创建和垃圾收集的守护进程，主要管理以下控制器：

• Node Controller - 管理节点（创建，更新和删除）。

• Replication controller - 根据清单维护pod的数量。

• Service Account & Token controller - 为新名称空间创建默认帐户和API令牌。

• Endpoints Controller - 管理服务于端点对象（服务，pod）。

• kube-scheduler

kube-scheduler通过apiserver实时监听来自新建pod的请求，并将工作负载分配到合适的工作节点。它监控所有工作节点的资源利用率，并根据新pod的资源需求和现有工作节点的负载做出逻辑决策。Kube-scheduler还需要考虑管理员定义的规则（亲和性和反亲和性，约束）。

Nodes Minions - Kubernetes工作节点

Nodes比Master节点简单得多，是集群最小的计算单元，简单地完成master节点分配下去的任务。如果节点出现故障或挂掉了，我们可以轻易的地将其与新节点交换，让业务恢复正常。换句话说，该节点提供了在其上运行pod的所有必要服务。node节点可以是裸机、虚拟机、OpenStack实例或云实例。

Node节点由以下组件组成：

• Kubelet - Kuberbernets主要代理

Kubelet是Kubernetes中最主要的控制器，它在每个节点上运行，是Pod和Node API的主要实现者，并使从服务器可以与主服务器通信。它把Node节点注册到集群里，并监视Master kube- apiserver以接收指令进行工作分配。所在Node节点上的Pod的创建、修改、监控、删除等全生命周期管理都是它管理。同时Kubelet定时“上报”所在Node的状态信息到API Server里，如果pod存在问题，它会向Master报告。Kubelet对外暴露只读端口：10255，可以获取Kubelet监控状态信息，该端口是免认证非安全的。

• / spec endpoint - 提供有关运行节点的信息。

• / healthz endpoint - 其运行状况检查端点。

• / pods endpoint - 提供运行pod信息。

• 容器引擎 - 容器Run-time

Pods将容器打包到其中。要部署容器，你需要容器Run-time软件。在大多数情况下，它就是一个docker引擎，当然我们还可以使用其他容器运行时软件（例如：rkt）。容器引擎管理在pod上运行的容器，它将拉取镜像以进行部署并启动/停止容器上的容器。

• Kube-proxy

kube-proxy是node节点的大脑，它确保每个pod可以获得唯一的IP。如果要在一个pod中打包多个容器，则pod中的所有容器共享一个IP。它还对服务中的所有pod进行负载均衡（通过iptables规则引导访问至服务IP，并将重定向至正确的后端应用，通过这种方式提供了一个高可用的负载均衡解决方案）。

pod创建流程

下图显示了pod在工作节点中创建的流程。Kubectl是命令行实用程序，你可以在其中将命令传递给Kubernetes集群以创建和管理各种Kubernetes组件。

感谢各位的阅读，以上就是“Kubernetes的工作机制”的内容了，经过本文的学习后，相信大家对Kubernetes的工作机制这一问题有了更深刻的体会，具体使用情况还需要大家实践验证。这里是创新互联，小编将为大家推送更多相关知识点的文章，欢迎关注！