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Kubernetes基础架构与组件介绍
Kubernetes是一个开源容器编排引擎,旨在简化云计算操作和应用管理。其架构模块化设计,包含Master节点和Node节点两大部分,分别负责资源调度与节点管理。以下从基础架构开始,逐步拆解Kubernetes的核心组件和资源对象。
Master节点架构
Master节点是Kubernetes的控制中心,主要包含以下四大模块:
APIServer
APIServer负责提供Kubernetes的RESTful API服务,作为管理指令的唯一入口,处理所有资源的增删改查操作。它将接收kubectl等客户端请求后提交给Etcd存储系统。Scheduler
Scheduler作为Kubernetes的调度核心,其职责是根据Pod的运行需求,根据底层Node的资源情况,决定Pod适合迁移到哪个Node上。Scheduler采用轮训和最优化算法,支持自定义调度策略。Controller Manager
Controller Manager管理各类控制器,确保资源状态始终符合预期。例如,每个资源都对应一个控制器,负责其生命周期的维护。通过定期检查和调整,Controller Manager保证Kubernetes集群的稳定运行。Etcd
Etcd是一个高可用键值存储系统,Kubernetes用于存储集群状态数据。它支持集群内多节点的数据一致性管理,是Kubernetes的重要组成部分。Node节点架构
Node节点负责执行聚合功能,包含以下三大组件:
kubelet
作为每个Node上的代理进程,kubelet负责管理Node上的所有容器,维护Pod与Node的绑定关系。kube-proxy
kube-proxy实现服务发现与反向代理功能,负责将请求转发到相应的Pod。其通过Etcd的watch机制动态更新服务与端点关联,支持会话保持和端口绑定。runtime
runtime指容器运行环境,Kubernetes支持Docker和Rkt两种容器。在运行环境中,Pod作为最小的调度单元,包含一个或多个容器,实现资源隔离并共享存储资源。Kubernetes核心资源/对象
Kubernetes通过资源对象管理集群运行中的容器化应用,其中Pod是最基本的操作单元,生命周期和管理方式是用户关注的重点。
Pod
Pod是应用运行的基本载体,承载容器化服务,并支持通过KCNode之间的共享资源。与传统容器相比,Pod的创新性主要体现在以下方面:
replication controller (RC)
RC确保指定数量的Pod运行,支持弹性伸缩、滚动升级等功能。其核心在于通过label机制关联Pod与RC,实现资源管理。
Service
Service作为Kubernetes的服务代理机制,为应用提供稳定的入口。通过label关联Pod,提供虚拟IP实现负载均衡和服务路由。以下是Service的工作原理和应用场景:
Population与弹性伸缩
Kubernetes通过Horizontal Pod Autoscaler实现服务弹性,这种自动扩展机制根据应用负载调整Pod数量。计算机资源调整主要基于CPU使用率,与传统垂直扩展相区别。
Deployment与StatefulSet
Deployment是新一代Replication Controller,提供诸多增强功能:
Pet Set则专注于有状态服务,确保每个Pod与特定存储绑定,适合运行数据库、日志聚合等有状态应用。
通过以上组件的协同工作,Kubernetes实现了云原生应用的自动化部署与管理 mouseYLG
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