k8s组件

2021-08-27 2 分钟阅读 云原生k8s云原生k8s

Kubernetes 组件

Master（控制平面）组件

1⃣️

1⃣️ kube-apiserver

  • 提供集群管理的 REST API 接口，包括认证授权、数据校验以及集群状态变更等
  • 提供其他模块之间的数据交互和通信的枢纽（其他模块通过 API Server 查询或修改数据，只有 API Server 才直接操作 etcd）
2⃣️

2⃣️ etcd

etcd 是 CoreOS 基于 Raft 开发的分布式 key-value 存储，可用于服务发现、共享配置以及一致性保障（如数据库选主、分布式锁等）。

主要功能🔧包括：

  • 基本的 key-value 存储
  • 监听机制
  • key 的过期及续约机制，用于监控和服务发现
  • 原子 CAS 和 CAD，用于分布式锁和 leader 选举

Etcd，Zookeeper，Consul 比较 🆚：

  • Etcd 和 Zookeeper 提供的能力非常相似，都是通用的一致性元信息存储，都提供 watch 机制用于变更通知和分发，也都被分布式系统用来作为共享信息存储，在软件生态中所处的位置也几乎是一样的，可以互相替代的。二者除了实现细节，语言，一致性协议上的区别，最大的区别在周边生态圈。Zookeeper 是 apache 下的，用 java 写的，提供 rpc 接口，最早从 hadoop 项目中孵化出来，在分布式系统中得到广泛使用（hadoop, solr, kafka, mesos 等）。Etcd 是 coreos 公司旗下的开源产品，比较新，以其简单好用的 rest 接口以及活跃的社区俘获了一批用户，在新的一些集群中得到使用（比如 kubernetes）。虽然 v3 为了性能也改成二进制 rpc 接口了，但其易用性上比 Zookeeper 还是好一些。
  • 而 Consul 的目标则更为具体一些，Etcd 和 Zookeeper 提供的是分布式一致性存储能力，具体的业务场景需要用户自己实现，比如服务发现，比如配置变更。而 Consul 则以服务发现和配置变更为主要目标，同时附带了 kv 存储。
3⃣️

3⃣️ kube-scheduler

kube-scheduler 负责分配调度 Pod 到集群内的节点上，它监听 kube-apiserver，查询还未分配 Node 的 Pod，然后根据调度策略为这些 Pod 分配节点（更新 Pod 的 NodeName 字段）。

调度器需要充分考虑🤔诸多的因素：

  • 公平调度
  • 资源高效利用
  • QoS
  • affinity 和 anti-affinity
  • 数据本地化（data locality）
  • 内部负载干扰（inter-workload interference）
  • deadlines
4⃣️

4⃣️ kube-controller-manager

kube-controller-manager 由一系列的控制器组成，这些控制器可以划分为三组

  1. 必须启动的控制器

    • EndpointController: 填充端点(Endpoints)对象(即加入 Service 与 Pod)
    • ReplicationController
    • PodGCController
    • ResourceQuotaController
    • NamespaceController
    • ServiceAccountController: 为新的命名空间创建默认帐户和 API 访问令牌
    • GarbageCollectorController
    • DaemonSetController
    • JobController：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
    • DeploymentController
    • ReplicaSetController
    • HPAController
    • DisruptionController
    • StatefulSetController
    • CronJobController
    • CSRSigningController
    • CSRApprovingController
    • TTLController

  2. 默认启动的可选控制器，可通过选项设置是否开启

    • TokenController: 为新的命名空间创建 API 访问令牌
    • NodeController: 负责在节点出现故障时进行通知和响应
    • ServiceController
    • RouteController
    • PVBinderController
    • AttachDetachController

  3. 默认禁止的可选控制器，可通过选项设置是否开启

    • BootstrapSignerController
    • TokenCleanerController
5⃣️

5⃣️ cloud-controller-manager

cloud-controller-manager 在 Kubernetes 启用 Cloud Provider 的时候才需要，用来配合云服务提供商的控制，也包括一系列的控制器

  • CloudNodeController: 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
  • RouteController: 用于在底层云基础架构中设置路由
  • ServiceController: 用于创建、更新和删除云提供商负载均衡器

Node 组件

1⃣️

1⃣️ Kubelet

每个Node节点上都运行一个 Kubelet 服务进程，默认监听 10250 端口，接收并执行 Master 发来的指令，管理 Pod 及 Pod 中的容器。每个 Kubelet 进程会在 API Server 上注册所在Node节点的信息，定期向 Master 节点汇报该节点的资源使用情况，并通过 cAdvisor 监控节点和容器的资源。管理节点 管理POD 管理容器 监控节点和容器

2⃣️

2⃣️ kube-proxy

每台机器上都运行一个 kube-proxy 服务，它监听 API server 中 service 和 endpoint 的变化情况，并通过 userspace、iptables、ipvs 或 winuserspace 等 proxier 来为服务配置负载均衡（仅支持 TCP 和 UDP）。

kube-proxy 可以直接运行在物理机上，也可以以 static pod 或者 daemonset 的方式运行。

静态 Pod

除了 DaemonSet，还可以使用静态 Pod 来在每台机器上运行指定的 Pod，这需要 kubelet 在启动的时候指定 manifest 目录：

kubelet --pod-manifest-path=/etc/kubernetes/manifests

然后将所需要的 Pod 定义文件放到指定的 manifest 目录中。

注意：静态 Pod 不能通过 API Server 来删除，但可以通过删除 manifest 文件来自动删除对应的 Pod。

3⃣️

3⃣️ 容器运行时（Container Runtime）

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)。

插件（Addons）

1⃣️

1⃣️ DNS

DNS 是 Kubernetes 的核心功能之一，通过 kube-dns 或 CoreDNS 作为集群的必备扩展来提供命名服务。

从 v1.11 开始可以使用 CoreDNS 来提供命名服务，并从 v1.13 开始成为默认 DNS 服务。CoreDNS 的特点是效率更高，资源占用率更小，推荐使用 CoreDNS 替代 kube-dns 为集群提供 DNS 服务。

2⃣️

2⃣️ Dashboard

Kubernetes Dashboard UI

3⃣️

3⃣️ 容器资源监控

监控系统用于采集node和pod的监控数据

  • metric-server 核心指标监控
  • prometheus 自定义指标监控，提供丰富功能
  • heapster+influxdb+grafana 旧核心指标监控方案，现已废弃
4⃣️

4⃣️ 集群层面日志

日志采集系统，用于收集容器的业务数据,实现日志的采集，存储和展示，由EFK实现

  • Fluentd 日志采集
  • ElasticSearch 日志存储+检索
  • Kiabana 数据展示

参考链接

https://feisky.gitbooks.io/kubernetes/content/components/components.html

k8s组件间通信
k8s架构

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