Kubernetes 使用共享网络将多个物理机或虚拟机汇集到一个集群中，在各服务器之间进行通信，该集群是配置 Kubernetes 的所有组件、功能和工作负载的物理平台。 集群中一台服务器（或高可用部署中的一组服务器）用作 Master ，负责管理整个集群，余下的其他机器用作 Worker Node ，它们是使用本地和外部资源接收和运行工作负载的服务器。

Master

Master 是集群的网关和中枢，负责为用户和客户端暴露 API ，跟踪其他服务器的健 康状态、以最优方式调度工作负载，以及编排其他组件之间的通信等任务，它是用户或客户端与集群之间的核心联络点，并负责 Kubernetes 系统的大多数集中式管控逻辑。 单个 Master 节点即可完成其所有的功能，但出于冗余及负载均衡等目的，生产环境中通常需要协同部署多个此类主机。

Node

Node 是 Kubernetes 集群的工作节点，负责接收来自 Master 的工作指令并根据指令相应地创建或销毁 Pod 对象，以及调整网络规则以合理地路由和转发流量等。 理论上讲，Node 可以是任何形式的计算设备，不过 Master 会统一将其抽象为 Node 对象进行管理。

Kubernetes 将所有 Node 的资源集结于一处形成一台更加强大的“服务器”，在用户将应用部署于其上时，Master 会使用调度算法将其自动指派至某个特定的 Node 运行。在 Node 加入集群或从集群中移除时 Master 也会按需重新编排影响到的 Pod（容器）。于是，用户无须关心其应用究竟运行于何处。

从抽象的视角来讲， Kubernetes 还有着众多的组件来支撑其内部的业务逻辑，包括运行应用、应用编排、服务暴露、应用恢复等，它们在 Kubernetes 中被抽象为Pod、Label、Annotation、Ingress、Service、Controller等资源对象。

资源对象

Pod

Kubernetes 并不直接运行容器，而是使用一个抽象的资源对象来封装一个或者多个容器，这个抽象为 Pod ，它也是 Kubernetes 的最小调度单元。同一 Pod 中的容器共享网络名称空间和存储资源，这些容器可经由本地回环接口 lineout 直接通信，但彼此之间又在 Mount、User 及 PID 等名称空间上保持了隔离。尽管 Pod 中可以包含多个容器，但是作为最小调度单元，它应该尽可能地保持“小”，即通常只应该包含一个主容器。

Label 资源标签

标签（ Label ）是将资源进行分类的标识符，资源标签其实就是一个键值型（ key/values) 数据。标签旨在指定对象（如 Pod 等）辨识性的属性，这些属性仅对用户存在特定的意义，对 Kubernetes 集群来说并不直接表达核心系统语义。标签可以在对象创建时附加其上，并能够在创建后的任意时间进行添加和修改。一个对象可以拥有多个标签，一个标签也可以附加于多个对象（通常是同一类对象）之上

标签选择器（ Selector ）

标签选择器（ Selector ）全称为 " Label Selector" 它是一种根据 Label 来过滤符合条件的资源对象的机制。 例如，将附有标签“ role:backend ”的所有 Pod 对象挑选出来归为一组就是标签选择器的一种应用，用户通常使用标签对资源对象进行分类，而后使用标签选择器挑选出它们，直接批量给挑选出来的资源对象做相应的操作。

Pod 控制器

尽管 Pod 是 Kubernetes 的最小调度单元，但用户通常并不会直接部署及管理 Pod 对象，而是要借助于另一类抽象——控制器（Controller）对其进行管理。 用于工作负载的控制器是一种管理 Pod 生命周期的资源抽象，它们是 Kubernetes 上的一类对象，而非单个资源对象，包 括 ReplicationController、ReplicaSet、 Deployment、StatefulSet、Job 等 。 以 Deployment 控制器为例，它负责确保指定的 Pod 对象的副本数量精确符合定义，否则“多退少补”。使用控制器之后就不再需要手动管理 Pod 对象了，用户只需要声明应用的期望状态，控制器就会自动对其进行进程管理。

服务资源（ Service )

Service 是建立在一组 Pod 对象之上的资源抽象，它通过标签选择器选定一组 Pod 对象， 并为这组 Pod 对象定义一个统一的固定访问入口（通常是一个 IP 地址），若 Kubernetes 集群存在 DNS 附件，它就会在 Service 创建时为其自动配置一个 DNS 名称以便客户端进行服务发现。 到达 Service IP 的请求将被负载均衡至其后的端点——各个 Pod 对象之上，因此 Service 从本质上来讲是一个四层代理服务。 另外， Service 还可以将集群外部流量引入到集群中来 。

存储卷

存储卷（ Volume ）是独立于容器文件系统之外的存储空间，常用于扩展容器的存储空间并为它提供持久存储能力。Kubernetes 集群上的存储卷大体可分为临时卷 、本地卷和网络卷。临时卷和本地卷都位于 Node 本地，一旦 Pod 被调度至其他 Node，此种类型的存储卷将无法访问到，因此临时卷和本地卷通常用于数据缓存，持久化的数据则需要放置于持久卷 (persistent volume ）之上。

Name 和 Namespace

名称（ Name ）是 Kubernetes 集群中资源对象的标识符，它们的作用域通常是名称空间( Namespace ）因此名称空间是名称的额外的限定机制。在同一个名称空间中，同一类型资源对象的名称必须具有唯一性。名称空间通常用于实现租户或项目的资源隔离，从而形成逻辑分组。创建资源对象未指定名称空间时 ，它们都属于默认的名称空间“ default ” 。

Annotation

Annotation（注解）是另一种附加在对象之上的键值类型的数据，但它拥有更大的数据容量。Annotation常用于将各种非标识型元数据（ metadata ） 附加到对象上，但它不能用于标识和选择对象，通常也不会被 Kubernetes 直接使用，其主要目的是方便工具或用户的阅读及查找等

Ingress

Kubernetes 将 Pod 对象和外部网络环境进行了隔离，Pod 和 Service 等对象间的通信都使用其内部专用地址进行，如若需要开放某些 Pod 对象提供给外部用户访问，则需要为其请求流量打开一个通往 Kubernetes 集群内部的通道，除了Service之外，Ingress 也是这类通道的实现方式之一。

Kubernetes集群组件

一个典型的 Kubernetes 集群由多个工作节点和一个或多个Master节点，以及一个集群状态存储系统（ etcd ）组成。其中 Master 节点负责整个集群的管理工作， 为集群提供管理接口，并监控和编排集群中的各个工作节点。各个工作节点负责以 Pod 的形式运行容器，因此，各节点需要事先配置好容器运行依赖的所有服务和资源，如容器运行时环境（比如Docker）。

Master 节点主要是由 apiserver、 controller-manager 和 scheduler 三个组件，以及一个用于集群状态存储的 etcd 存储服务组成，而每个 Node 节点则主要包含 kubelet、kube-proxy 及容器引擎（ Docker是最为常用的实现）等组件。此外，完整的集群服务还依赖于一些附加组件，如 KubeDNS、Dashboard、Heapster、Ingress Controller 等。

API Server

API Server 负责输出 RESTful 风格的 Kubernetes API ，它是发往集群的所有 REST 操作命令的接入点，并负责接收、校验并响应所有的 REST 请求，结果状态被持久存储于 etcd 中。因此，API Server 是整个集群的网关。

集群状态存储（etcd）

Kubernetes 集群的所有状态信息都需要持久存储于存储系统 etcd 中，不过， etcd 是由 CoreOS 基于 Raft 协议开发的分布式键值存储，可用于服务发现、共享配置以及一致性保障（如数据库主节点选择、分布式锁等）。因此，etcd 是独立的服务组件，并不隶属于 Kubernetes 集群自身。生产环境中应该以 etcd 集群的方式运行以确保其服务可用性。

etcd 不仅能够提供键值数据存储， 而且还为其提供了监昕（ watch ）机制，用于监听和推送变更。 Kubernetes 集群系统中，etcd 中的键值发生变化时会通知到 API Server ，并由其通过 watchAPI 向客户端输出。基于 watch 机制， Kubernetes 集群的各组件实现了高效协同 。

控制器管理器（ Controller Manager )

Kubernetes 中，集群级别的大多数功能都是由几个被称为控制器的进程执行实现的，这几个进程被集成于 kube-controller-manager 守护进程中。由控制器完成的功能主要包括生命周期功能和 API 业务逻辑，具体如下。

• 生命周期功能：包括 Namespace 创建和生命周期、 Event 垃圾回收、 Pod 终止相关的垃圾回收、级联垃圾回收及 Node 垃圾回收等 。
• API业务逻辑：例如，由 ReplicaSet 执行的 Pod 扩展等 。

调度器（ Scheduler )

Kubernetes 是用于部署和管理大规模容器应用的平台，根据集群规模的不同，其托管运行的容器很可能会数以千计甚至更多。 API Server 确认 Pod 对象的创建请求之后， 便需要由 Scheduler 根据集群内各节点的可用资源状态，以及要运行的容器的资源需求做出调度决策。另外，Kubernetes 还支持用户自定义调度器

kubelet

kubelet 是运行于工作节点之上的守护进程，它从 API Server 接收关于 Pod 对象的配置信息并确保它们处于期望的状态。 kubelet 会在 API Server 上注册当前工作节点， 定期向 Master 汇报节点资源使用情况，并通过 cAdvisor 监控容器和节点的资源占用状况 。

容器运行时环境

每个 Node 都要提供一个容器运行时（ Container Runtime ）环境， 它负责下载镜像并运行容器。 kubelet 并未固定链接至某容器运行时环境，而是以插件的方式载入配置的容器环境。这种方式清晰地定义了各组件的边界。目前，Kubernetes 支持的容器运行环境至少包括Docker、RKT、cri-o 和 Fraki等。

kube-proxy

每个工作节点都需要运行一个 kube-proxy 守护进程，它能够按需为 Service 资源对象生成 iptables 或 ipvs 规则，从而捕获访问当前 Service 的ClusterIP 的流量并将其转发至正确的后端 Pod 对象。

KubeDNS

KubeDNS 是在 Kubernetes 集群中调度运行提供 DNS 服务的 Pod，同一集群中的其他 Pod 可使用此 DNS 服务解决主机名。 Kubernetes 自 1.11 版本开始默认使用 CoreDNS 项目为集群提供服务注册和服务发现的动态名称解析服务，之前的版本中用到的是 kube-dns 项目，而 SkyDNS 则是更早一代的项目。

Kubernetes Dashboard

Kubernetes 集群的全部功能都要基于 Web 的 UI，来管理集群中的应用甚至是集群自身。

Heapster

容器和节点的性能监控与分析系统，它收集并解析多种指标数据，如资源利用率、生命周期事件等。新版本的 Kubernetes 中，其功能会逐渐由 Prometheus 结合其他组件所取代。

Ingress Controller

Service 是一种工作于传统层的负载均衡器，而 Ingress 是在应用层实现的 HTTP (s）负载均衡机制。不过，Ingress 资源自身并不能进行“流量穿透”，它仅是一组路由规则的集合，这些规则需要通过 Ingress 控制器（ Ingress Controller) 发挥作用 。 目前，此类的可用项目有 Nginx、Traefik、Envoy 及 HAProxy 等。