Kubernetes（k8s）是一个容器编排平台，其核心架构由多个组件组成，分为控制平面（Control Plane）和工作节点（Worker Node）两部分。以下是基础组成及其作用：

1. 控制平面（Control Plane，也叫做master节点）

负责集群的全局决策和调度，是集群的“大脑”：

  • kube-apiserver

  • 集群的唯一入口，提供 RESTful API，所有组件间的通信都通过它。

  • 验证请求合法性，并将数据持久化到etcd。

  • etcd

  • 分布式键值存储数据库，保存集群的所有状态数据（如Pod、Service、ConfigMap等）。

  • 支持watch机制，当服务注册信息发生变化的时候，可以实时的更新并且获取最新的服务，不用像传统一样重启服务。

  • 使用了Raft算法，在分布式环境下保证了强制一致性

  • kube-scheduler

  • 负责将Pod调度到合适的Node上，根据资源需求、亲和性等策略选择节点。

  • kube-controller-manager

  • 运行多个控制器，确保集群状态与预期一致，例如：

  • Node Controller：监控节点状态，当节点出现故障、添加或移除时，采取相应措施，如标记故障节点，将该节点上的 Pod 重新调度到其他健康节点。

  • Deployment Controller：管理 Deployment 资源，确保实际运行的 Pod 副本数量与 Deployment 中定义的副本数一致。当有 Pod 崩溃或者用户修改了 Deployment 的副本数时，它会自动创建或删除 Pod，以实现自愈和弹性伸缩 。

  • Service Controller：负责处理 Service 和 Endpoint 的关系，当 Endpoint（Pod 的 IP 和端口）发生变化时，更新 Service 的负载均衡配置，保证服务访问的连续性。

  • cloud-controller-manager（可选）

  • 与云厂商（AWS、GCP等）交互，管理负载均衡、存储卷等云资源。

2. 工作节点（Worker Node，也叫计算节点）

运行容器化应用的机器，每个节点包含以下组件：

  • kubelet

  • 节点上的“代理”，负责与控制平面通信，管理Pod的生命周期（创建、销毁、监控）。

  • 确保Pod中的容器处于运行状态。

  • kube-proxy

  • 维护节点上的网络规则（如iptables/IPVS），实现Service的负载均衡和网络代理。

  • 容器运行时（Container Runtime）

  • 负责运行容器（如Docker、containerd、CRI-O等），支持OCI标准。

3. 附加组件（Addons）

非核心但常用的扩展功能：

  • CNI插件（如Calico、Flannel）

  • 实现Pod间的网络通信和IP分配。

  • CoreDNS

  • 为集群提供DNS解析服务，使Service可通过域名访问。

  • Ingress Controller（如Nginx、Traefik）

  • 管理外部访问集群的入口（HTTP/HTTPS路由）。

  • Metrics Server

  • 收集资源监控数据，供kubectl top和HPA（自动扩缩容）使用。

  • Dashboard

  • Web可视化界面，用于管理集群。

4. 核心抽象对象（API Resources）

用户通过操作这些对象定义应用：

  • Pod：最小的部署单元，包含一个或多个容器。

  • Deployment：管理Pod的无状态应用，支持滚动更新。

  • Service：定义一组Pod的访问策略（如负载均衡）。

  • Volume/PersistentVolume：存储卷声明。

  • Namespace：逻辑隔离集群资源（如开发、生产环境）。

5.Deployment与Service的作用

交互流程示例

  1. 用户通过kubectl向kube-apiserver提交一个Deployment请求。

  2. kube-scheduler选择合适节点，kubelet在该节点创建Pod。

  3. kube-proxy为Pod配置网络规则，etcd记录集群状态。