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Kubernetes集群架构
Kubernetes是一个分布式系统，基于以Etcd为核心的分布式存储解决方案。它包含Node代理kubelet和Master组件，提供API、调度等功能。
核心组件概述
Kubernetes的组件设计分为几个关键部分，每个部分负责不同的职责。
Etcd：保存集群状态，支持增删改查操作，并通过 watcher机制实现实时状态同步，保证集群高效运转。
API Server：提供Kubernetes资源操作的唯一入口，支持认证、授权、访问控制以及API注册发现等功能，所有操作都通过REST API接口完成。
Controller Manager：维护集群状态，执行故障检测、自动扩展、滚动更新等核心职能，确保集群稳定和高效运行。
Scheduler：负责Pod的调度，通过预定策略将Pod分配到最合适的节点实现资源优化配置。
Kubelet：运行在每个Node节点，管理Pod和容器的生命周期，处理镜像、体积（Volume）和网络（Network Interface）相关事务。
Kube-proxy：提供服务发现和负载均衡功能，确保集群内服务间通信效率。
9 Container Runtime (CRI)：实现容器镜像管理和运行环境，协调Pod和容器的实际运行。
此外，Kubernetes还配备多种扩展组件：
Kube-dns：为整个集群提供DNS服务，支持域名解析。
Ingress Controller：管理外网入口，提供服务访问入口。
Heapster：提供集群资源监控功能。
Kubernetes Dashboard：提供集群管理界面，方便用户操作和监控。
这些组件构建了一个完整的容器集群管理平台，支持自动缩放、自愈维护等高级功能。
分层架构
Kubernetes采用分层架构，各层之间具有清晰的职责划分：
核心层：实现Kubernetes的基本功能，为外部提供标准化API，便于插件扩展。
应用层：
- 无状态应用：如Web应用、API服务器等，易于扩展和迁移。
- 有状态应用：通过 Persisted Volume 实现状态持久化。
- 批处理任务：如数据处理 pipeline。
- 集群应用：通过调度算法实现负载均衡和资源优化。
管理层：处理系统度量、自动化和策略管理。
- 系统度量：监控集群运行状态，包括CPU、内存、网络等资源使用情况。
- 自动化：实现集群自动扩展、动态分配等功能。
- 策略管理：包括RBAC、资源配额、策略月包等。
接口层：
- 提供命令行工具（如kubectl）。
- 开发Renderer库，支持多语言API访问。
- 实现集群联邦功能，支持多集群调度。
生态系统：
- 外部服务：包括日志配送、监控工具、配置管理工具、持续集成/交付方案、工作流、函数计算等。
- 内部服务：如CRI、CNI、CVI，以及存储后端（如Etcd）、镜像仓库、云提供商集成等。
组件详解
以下是几个关键组件的详细说明：
每个Kubernetes节点运行Docker，同时接收调度客户端的Pod请求，通过kubelet管理Pod及其内的容器状态。Kubelet作为每个节点的负责人，确保镜像下载、容器运行及资源管理正常。
- Kubernetes控制面板：
- Replication Controller：
控制面板功能分散，但采用高可用策略，确保集群状态的持续可用性。各部分协同工作，提供全局集群视图，支持故障排查和集群自愈。
此外，可视化工具（如Kubernetes-dashboard）将控制面板信息展示为直观界面，便于操作人员管理和观察集群状态。
作为核心控制器，Replication Controller通过Division API确保每个Pod的副本数量符合预定配置。这个机制可以扩展为通用插件，支持多种部署模式。
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