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Kubernetes 组件概述与应用实践

Node

Node 可以理解为 Kubernetes 集群中的实际运行服务单元，它可以是物理服务器或虚拟机。Node 负责运行Pod，并为其提供资源支持，这是 Kubernetes 集群运转的基础。

Pod

Pod 是 Kubernetes 中资源的最小单元，与 Docker 的容器类似，但Pod 可与多个容器关联。Pod 响应特定的网络和存储资源，因此其他Pod 可以通过 localhost 访问容器间服务。这一点通过 Pause 容器实现，允许多个容器共享网络和存储。

Pod 控制器

Kubernetes 集群需要控制Pod的数量和状态，以下是主要控制器的功能：

• 管理Pod数量，确保Automatic Horizontal Scaling和Vertical Scaling
• 监控Pod状态，执行滚动更新和恢复
• 支持多种配置，根据需求选择合适的Pod控制器

目前，最常用的是Deployment，它结合了ReplicaSet的标签选择器，支持滚动更新、扩缩、暂停等更多操作。

ReplicationController 与 ReplicaSet

• ReplicationController 负责Pod数量的严格控制，通过自动创建或删除Pod来保持数量一致。现在建议使用ReplicaSet替代。
• ReplicaSet 扩展了ReplicationController的功能，支持集合式选择器，但通常由Deployment管理。

Deployment

Deployment 管理ReplicaSet，支持滚动更新、扩缩、暂停等多种操作，适合复杂的扩展和版本管理。通过创建新ReplicaSet逐步实现滚动更新，防止单点故障。

HorizontalPodAutoscaler（HPA）

HPA 根据Pod资源使用率调整数量，保持5到30个Pod。在资源充裕时增加到30，资源紧张时缩减到5，实现弹性扩展。

StatefulSet

用于有状态服务，提供持久化存储、本地网络标识、有序部署和删除等功能。基于PVC和Headless Service实现，适合依赖关系的服务。

DaemonSet

确保所有或特定Node运行一个Pod。可用于资源监控、日志收集等需求，与集群状态紧密相关。

Job与 CronJob

• Job：执行批处理任务，确保成功结束或自动重试。
• CronJob：基于时间创建Job，支持定时运行，适合定期任务。

服务发现与负载均衡

Service

Service 提供一组Pod的统一入口，实现负载均衡和内部访问。对于外部访问，Service 提供稳定的接口，避免依赖Pod数量变化。

Ingress

解决Service的四层负载均衡限制，通过模块化的Ingress实现多级负载均衡，支持域名路径转发。常用Ingress-nginx实现，支持动态配置。

通过合理使用上述组件，可以构建高可用、弹性的服务架构，适应各种应用场景。