Kubernetes（简称K8s）是一个开源的容器编排和管理工具，它可以帮助我们简化容器化应用的部署、扩缩容和管理。在实际应用中，Kubernetes是以集群的形式运行，集群中包含多个节点，每个节点可以是物理机或虚拟机。本文将深入探讨Kubernetes集群的架构以及各个组件之间的关系。
Kubernetes集群架构概述
Kubernetes集群架构可以分为控制平面（Control Plane）和工作节点（Worker Nodes）两个部分。
控制平面负责整个集群的管理和调度工作，包括存储集群的状态、调度应用实例、监控集群中的各个组件等。控制平面由一组高可用的组件组成，这些组件通常运行在不同的节点上，以保证集群的高可用性。其中主要的控制平面组件包括：
- kube-apiserver：提供了Kubernetes API的接口，负责集群的状态管理和应用的创建、更新和删除操作；
- kube-scheduler：负责将新创建的应用实例调度到合适的工作节点上，根据资源的使用情况和应用的需求进行决策；
- kube-controller-manager：监控集群状态的变化并进行相应的调整，包括自动扩缩容、管理网络和存储等；
- etcd：保存集群的状态信息，提供高可用的分布式存储服务。
工作节点是集群中真正运行应用实例的地方，每个工作节点上运行着以下组件：
- kubelet：负责管理工作节点上的容器，包括启动、停止和监控等；
- kube-proxy：在工作节点上建立网络代理，使得容器可以与集群内外的其他组件通信；
- Container Runtime：负责管理容器的生命周期，常用的有Docker和Containerd等。
控制平面组件的作用和关系
控制平面组件协作工作，以实现集群的管理功能。kube-apiserver作为整个控制平台的入口，接收来自用户或其他组件的请求，并对集群状态进行管理。kube-apiserver将请求转发给相应的控制平面组件处理，比如调度请求给kube-scheduler，存储请求给etcd。
kube-scheduler作为调度器，根据可用的资源和应用的需求，决定将应用实例调度到哪个工作节点上运行。调度决策通常基于各种因素，如资源需求（CPU、内存等）、标签约束（节点选择器、亲和性和反亲和性规则等）和可用的节点情况。
kube-controller-manager包含一组控制器，负责监控集群状态的变化并作出相应的调整。其中最常见的控制器是Replication Controller，它用于自动扩缩容应用实例，确保应用的副本数满足需求。还有其他的控制器，如Namespace Controller、Node Controller和Service Controller等，用于管理不同的资源。
etcd是一个高可用的分布式键值存储系统，用于保存集群的状态信息。所有的控制平面组件都从etcd中读取和写入状态信息，保证集群的一致性和分布式的容错性。
工作节点组件的作用和关系
工作节点是集群中真正运行应用实例的地方，它们运行着kubelet、kube-proxy和Container Runtime这几个组件。
kubelet是每个工作节点上的代理程序，负责管理容器的生命周期，比如启动、停止和监控等。kubelet会从kube-apiserver中获取应用实例的配置信息，并根据配置创建或删除相应的容器。
kube-proxy是一个网络代理，用于建立工作节点上的端口转发和负载均衡规则，使得容器可以与集群内外的其他组件通信。kube-proxy会监听kube-apiserver中的服务和端口的变化，并相应地更新节点上的iptables规则。
Container Runtime负责管理容器的生命周期，包括创建、启动、停止和销毁等。常用的Container Runtime有Docker和Containerd等，它们负责将容器镜像运行在工作节点上，提供容器运行时环境。
总结
Kubernetes集群架构由控制平面和工作节点组成。控制平面负责整个集群的管理和调度工作，包括kube-apiserver、kube-scheduler、kube-controller-manager和etcd等组件。工作节点是集群中运行应用实例的地方，包括kubelet、kube-proxy和Container Runtime等组件。控制平面和工作节点的组件通过Kubernetes API进行通信，以实现集群的管理和应用的部署、扩缩容等功能。理解Kubernetes集群架构对于使用和管理Kubernetes集群至关重要，希望本文能帮助读者更加深入地理解Kubernetes集群的架构原理。
本文来自极简博客，作者：心灵画师，转载请注明原文链接：深入理解Kubernetes集群架构
