kubernetes 基础架构

前言

kubernetes 是什么?
kubernetes 是一个容器管理平台。

kubernetes 提出了 pod 的概念,pod 是一组容器的集合。有时一个服务拆分到几个容器当中,此时 pod 的概念就派上大用场了。

环境

kubernetes: 1.16

正文

kubernetes 架构图

architecture.png

如上图,当发送一个创建服务的任务,简单流程:

  1. 命令行发送任务到 api
  2. api 接收到任务,进行调度,选择合适的计算节点运行服务。
  3. 对应计算节点上的 kubelet 收到 api 的任务,开始创建服务。
  4. 如图,具体服务运行在容器中,而容器又运行在 pod 中。

当访问一个运行中的服务时,简单流程:

  1. 外部流量首先到达 proxy(kube-proxy)
  2. 经由 proxy 转发至合适的 pod 上(可转发至其他计算节点的 pod)。

kubernetes 组件介绍

如其它集群软件一般,kubernetes 也划分主节点(master),计算节点(node)。主节点和计算节点的区别仅仅是运行的组件不同。kubernetes 没有独立的网络节点概念。

因各组件的分工不同,因此划分为【主节点组件】和【计算节点组件】来分别说。

1. 主节点的组件

主节点组件,主要提供管理集群、调度之类的功能。比如对外提供访问接口、将创建任务调度到哪个计算节点上执行等。

kube-apiserver

对外提供 resetful api。是 kubernetes 集群的门户。

etcd

数据库。键值存储类型。用于保存 kubernetes 集群基础信息。

kube-schduler

调度 pod 到合适的计算节点上。

kube-controller-manager

维护集群所需的一系列功能,每个功能模块均拆分出来形成独立的 controller 。这些 controller 包含:

  • node controller:维护计算节点的状态(比如可用、不可用)
  • replication controller:维护pod的副本数量
  • endpoint controller:维护service和pods之间的映射。
  • service account & token controllers:为新命名空间创建默认账户和api访问令牌
cloud-controller-manager

当与第三方云平台集成时,可由第三方云平台实现某些 kubernetes 需要的功能。这些功能模块也拆分出来形成独立的 controller。这些 controller 包含:

  • node controller: 可以在node节点无响应后,通过第三方云平台确定计算节点状态。
  • route controller:通过第三方云平台提供路由功能。
  • service controller:通过第三方云平台提供负载均衡功能。
  • volume controller:通过第三方云平台提供卷功能。
2. 计算节点的组件

计算节点组件,主要围绕实现 pod、创建容器、提供访问 pod 的网络展开。

kubelet

管理容器和 pod。

kube-proxy

实现 pod 与集群内部或外部的网络通信。

container-runtime

实际运行容器的组件。
实现容器的技术有多种,这里将其抽象出来。kubernetes 目前支持 docker、containerd、cri-o、rktlet

扩展

说到 kubernetes,不得不提 swarm。swarm 也是容器管理平台。

swarm 是一个小巧,易于使用的容器管理平台,但是它没有自己的界面、监控等,以及功能耦合度高,功能较少。在无需各种复杂功能的场景下,swarm 是一个好的选择。

相比之下,kubernetes 的功能就要全面许多,拥有自己的用户系统,界面,监控,耦合度低,模块插件化,以及各种容器相关的高级功能(比如回滚)等。

由于kubernetes 复杂度高,定制化、二次封装在所难免。比较有名的有 openshift、rancher 等。

值得一提的是,无论 master 还是 node 节点,其上所有组件均独立进程运行。

参考

https://kubernetes.io/docs/concepts/overview/components/

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