01-Kubernetes 组件介绍

Posted 2023-05-05

参考技术A 当你部署完 Kubernetes, 即拥有了一个完整的集群。

一个 Kubernetes 集群由一组被称作节点的机器组成。这些节点上运行 Kubernetes 所管理的容器化应用。集群具有至少一个工作节点。

工作节点托管作为应用负载的组件的 Pod 。控制平面管理集群中的工作节点和 Pod 。 为集群提供故障转移和高可用性，这些控制平面一般跨多主机运行，集群跨多个节点运行。

本节概述了交付正常运行的 Kubernetes 集群所需的各种组件。

从上面的构架图可以看出来整个kubernetes集群分为control plane(master)和node节点两部份。master组件是集群的“脑力”输出者。它维护有kubernetesr 的所有对象记录，负责持续管理对象状态并响应集群中各种资源对象的管理操作，以及确保各资源对象的实际状态与所需状态相匹配。主要由API Server(kube-apiserver)、Control Manager(kube-controller-manager)和Scheduler(kube-scheduler)这3个组件。以及一个用于集群状态存储的etcd存储服务组成。

kube-apiserver

API Server是 Kubernetes控制平台的前端。支持不同类型应用的生命周期编排，包括部署、缩放和滚动更新等。还是整个集群的网关接口,由kube-apiserver守护程序运行为服务。通过HTTP/HTTPS协议将RESTful API公开给用户。是发往集群的所有REST操作命令的接入点，并提供认证、授权、访问控制、API注册和发现等所有的REST请求。并将结果状态持久存储于集群状态存储系统(etcd)中。

kube-apiserver 支持同时提供 https（默认监听在 6443 端口）和 http API（默认监听在 127.0.0.1 的 8080 端口），其中 http API 是非安全接口，不做任何认证授权机制，不建议生产环境启用。两个接口提供的 REST API 格式相同

kube-controller-manager

Control Manager负责实现用户通过API Server提交的终态声明。它通过一系列操作步骤驱动API对象的当前状态逼近或同于期望状态。Kubernetes提供了驱动Node、Pod、Server、Endpoint、ServiceAccount和Token等数十种类型的API对象的控制器。从逻辑上讲，每个控制器都是一个单独的进程， 但是为了降低复杂性，它们都被编译到同一个可执行文件，并在一个进程中运行。

控制器包括:

kube-scheduler

Scheduler是指为API Server 接收到的每一个pod创建请求，并在集群中为其匹配出一个最佳的工作节点为。调度决策考虑的因素包括单个 Pod 和 Pod 集合的资源需求、硬件/软件/策略约束、亲和性和反亲和性规范、数据位置、工作负载间的干扰和最后时限等特性。

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。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。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，并需要制周期备份策略以确保数据安全可靠。

etcd还为其存储的数据提供了监听（watch)机制。用于监视和推送变更，API Server是kubernetes集群中唯一能够与etcd通信的组件。封装了这种监听机制。并借此同其他各组件高效协同。

Node组件是集群中的“体力”输出者，因而一个集群通常会有多个Node以提供足够的承载力来运行容器化应用和其他工作负载。

kubelet

kubelet是运行于每个node节点之上的“节点代理”服务，负责维护容器的生命周期，同时也负责Volume（CSI）和网络（CNI）的管理；其主要功能概括如下：

持续监听node的健康状态并向master汇报。

基于用户自定义的探针进行存活状态探测，并在任何Pod出现问题时将其重建为新实例。

准备pod所需的数据卷

返回pod的状态

在node节点执行容器的健康检测

Pod是一组容器组成的集合并包含这些容器的管理机制。安并未额外定义进程的边界或其他更多抽象，因此真正负责运行容器的依然是底层的容器运行时。kubelet通过CRI(容器运行时接口)可支持多种类型的OCI容器运行时，例如docker、 containerd、CRI-O、runC、fraki和kata Containers等

kube-proxy

kube-proxy也是需要运行于集群中每个节点之上的服务进程。它把API Server上的Service资源对象转换为当前节点上的iptables或与ipvs规则。这些规则能够将那些发往该Service对象ClusterIP的流量分发至它后端的Pod端点上。kube-proxy是kubernetes的核心网络组件。它本质上更象是Pod的代理及负载均衡器。负责确保集群中Node、Service和Pod对象之间的有效通信 。

kube-proxy 不同的版本可支持三种工作模式

UserSpace： kubernetes V1.1之前使用，V1.2及以后就已淘汰

IPtables: Kubernetes 1.1版本开始支持。1.2开始为默认

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

kubectl 概述

是一个通过命令行对kubernetes集群管理的工具

基于Web的用户接口，用于可视化k8s集群。dashborad可用于获取集群中资源对象的详细信息，Dashboard提供GUI，作为运维人员，使用kubectl命令行工具管理足矣

CoreDNS负责为整个集群提供DNS服务，它自1.11版本起默认使用CoreDNS，一种灵活，可扩展的DNS服务，之前的版本用到的是kube-dns项目，SkyDNS则是更早一代的解决方案。

Kubernetes 架构介绍

目录

一、Kubernetes 架构

1、Kubernetes 是什么？

2、Kubernetes 架构

3、Master 节点

4、Node 节点

5、推荐Add-ons

6、Kubeadm

7、查看组件运行状态

8、Kubeadm 容器化组件

二、namespace

1、命名空间 — namespace

2、常用命名空间命令

1. 查看存在哪些 namespace

2. 对指定命名空间进行操作，如创建pod，查看pod等

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一、Kubernetes 架构

1、Kubernetes 是什么？

2、Kubernetes 架构

        一个基础的 Kubernetes 集群包含一个 master 节点和多个 node 节点。每个节点可以是一台物理机，也可以是一台虚拟机

3、Master 节点

1. Kube-apiserver

        ·  kube-apiserver 对外暴露了 Kubernetes API。它是 Kubernetes 前端控制层。它被设             计为水平扩展，即通过部署更多实例来缩放

2. Etcd（非关系型数据库）

        ·  etcd 用于 Kubernetes 的后端存储。所有集群数据都存储在此处，始终为您的

           Kubernetes 集群的 etcd 数据提供备份计划

3. Kube-controller-manager

        ·  运行控制器，它们是处理集群中常规任务的后台线程。逻辑上，每个控制器是一个                 单独的进程，但是为了降低复杂性，它们都被编译成独立的可执行文件，并在单个                 进程中运行

4. Kube-scheduler（调度）

        ·  监视没有分配节点的新创建的 Pod  ，选择一个节点供它们运行

4、Node 节点

1. Kube-proxy

        ·  Kube-proxy 用于管理 service 的访问入口，包括集群内pod 到 service 的访问和集群             外访问 service

2. Kubelet

        ·  Kubelet 是在集群内每个节点中运行的一个代理，用于保证 pod 的运行

3. 容器引擎

        ·  通常使用 docker 来运行容器，也可以使用  rkt 等做为替代方案

5、推荐Add-ons

1. 除了上述组件外，kubernetes 使用中通常需要一些额外的组件实现特定功能，常用的Add-ons包括

        ·  Core-dns                 ：为整个集群提供 DNS 服务

        ·  Ingress Controller ：为 service 提供外网访问入口

        ·  Dashboard             ：提供图形化管理界面

        ·  Heapster                ：提供集群资源监控

        ·  Flannel                   ：为 kubernetes 提供方便的网络规划服务

6、Kubeadm

1. kubeadm 是社区主推的快速创建 Kubernetes 集群工具

2. Kubeadm 通过执行必要的操作来启动和运行一个最小可用的集群。它被故意设计为只关心启动集群，而不是之前的节点准备工作。同样的，诸如安装各种各样值得拥有的插件，例如：Kubernetes Dashboard、监控解决方案以特定云提供商的插件，这些都不在它负责的范围

        ·  Master节点：kubeadm init，快速初始化安装主节点组件

        ·  Node节点：   kubeadm join，将从节点加入集群安装 kubeadm | Kubernetes

7、查看组件运行状态

使用systemctl status 指令查看组件运行状态

8、Kubeadm 容器化组件

1. Kubeadm 为了实现部署的便捷性，将一些组件封装到了 Pod 中

        ·  Master 节点

2. 查看 node 节点的所包含的系统 pod

二、namespace

1、命名空间 — namespace

1. Kubernetes 支持多个虚拟集群，它们底层依赖于同一个物理集群。这些虚拟集群被称为命名空间

2. 命名空间提供了良好的资源隔离，可以用于区分不同的项目、用户等。如开发测试使用的namespace，或者生产使用的 namespace

3. 使用如下命令可以查看哪些对象在命名空间中：

        kubectl api-resources --namespaced=true

2、常用命名空间命令

1. 查看存在哪些 namespace

$ kubectl get namespace

2. 对指定命名空间进行操作，如创建pod，查看pod等

$ kubectl get pod --namespace=kube-system
'也可简写成如下'
$ kubectl get pod -n kube-system
NAME                                       READY   STATUS    RESTARTS       AGE
calico-kube-controllers-6799f5f4b4-wvr8l   1/1     Running   3 (56m ago)    2d5h
calico-node-h6kwm                          1/1     Running   7 (56m ago)    53d
calico-node-kfqbg                          1/1     Running   7 (56m ago)    53d
calico-node-zsbdr                          1/1     Running   13 (56m ago)   53d
coredns-74586cf9b6-7jtcl                   1/1     Running   3 (56m ago)    2d5h
coredns-74586cf9b6-mwmg4                   1/1     Running   3 (56m ago)    2d5h
etcd-k8s-master                            1/1     Running   13 (56m ago)   54d
kube-apiserver-k8s-master                  1/1     Running   13 (56m ago)   54d
kube-controller-manager-k8s-master         1/1     Running   18 (56m ago)   54d
kube-proxy-7t8lv                           1/1     Running   7 (56m ago)    54d
kube-proxy-p5ncm                           1/1     Running   7 (56m ago)    54d
kube-proxy-w8zpz                           1/1     Running   13 (56m ago)   54d
kube-scheduler-k8s-master                  1/1     Running   15 (56m ago)   54d