概述

Kubernetes由google通过go语言基于borg（google内部自研发自用的资源管理器，根据当时K8s面世的时间，brog已在google内部运行长达10年以上）进行重写的容器资源管理器。由于K和s之间有8个字母，因此又被叫做K8S。

Docker与K8s的关系

容器是"云原生"中的概念，除此之外还有DevOps、微服务等。容器带来了对资源更高效利用的方法，也使得对服务的使用便捷性大大提高，因此广受运维和开发等互联网人喜爱，但也带来了新的问题。随着业务的发展，容器的数量增长到一定规模时，如何高效的管理容器？业务的实际需求场景随业务规模扩展而发生变化时，多容器节点分布式部署如何实现？不同服务器之间的容器如何通讯？

容器编排工具的出现主要解决的就是如上问题。

容器编排工具有很多种，随着时间的变化，目前最主流的就是K8s，其具有如下特点

开源：免费开源，使用无成本。
弹性伸缩：扩容方便，平缓升级，一条命令进行资源释放。
轻量级：语言级别支持进程管理，资源消耗少。
负载均衡：内部模块自动实现负载均衡，使用IPVS结构。

K8s架构

Kubernetes本身是基于http协议开发的C/S架构，因此也支持http自带的一些API操作，例如GET、PUT等。主要分为Master Node角色和Work Node角色。

Master Node

在实际的工作任务中一般不会承载工作任务，主要维持K8s集群服务功能正常。其拥有4个核心组件，分别是api server、schedulerd、etcd、Controller Manager。

Scheduler
负责资源的调度，负责将接收到的任务进行分发，按照预定的调度策略将Pod调度到合适的节点。

Controller Manager
Controller Manager是集群内部的管理控制中心，负责处理集群中常规后台任务，每一个资源对应一个控制器，其负责管理这些控制器，例如Node、Pod副本、服务端点（Endpoint）、命名空间（Namespace）、服务账号（ServiceAccount）、资源定额（ResourceQuota）控制器的管理，CM会通过不断的通过apiserver对集群状态进行循环的监视集群的整体状态，并对与预期不符的实际状态进行调整。当某个Node意外宕机时，Controller Manager会及时发现并执行自动化修复流程，确保集群始终处于预期的工作状态，除此之外还支持节点自动扩展和滚动更新等。

Api Server
所有服务访问，所有请求环节的统一入口，并提供认证、授权、访问控制、API 注册和发现等机制。

Etcd
采用Go语言编写，具有出色的跨平台支持，很小的二进制文件和强大的社区，是可信赖的分布式键值对数据库(key-value)，无需额外的组件即可自实现集群化，etcd机器之间通信采用Raft算法处理。

在这里主要保存集群中的一些配置文件以及集群状态信息的记录，例如资源增加、删除等。为整个分布式集群提供持久化的服务。

集群上的所有配置信息都存储在了 etcd，为保证各个组件的相对独立，以及整体的维护性，因此需要一个高可用，强一致性的存储仓库。其中包含各节点资源使用情况、健康状态、以及各 Pod 的基本信息，对于这些存储数据的增、删、改、查，统一由 kube-apiserver 来进行调用。

具有以下优点：

简单：安装配置简单，而且提供了 HTTP API 进行交互，使用也很简单
键值对存储：将数据存储在分层组织的目录中，如同在标准文件系统中
监测变更：监测特定的键或目录以进行更改，并对值的更改做出反应
安全：支持 SSL 证书验证
快速：根据官方提供的 benchmark 数据，单实例支持每秒 2k+ 读操作
可靠：采用 raft 算法，实现分布式系统数据的可用性和一致性

Work Node

K8s集群中实际承载业务的节点，Pod的实际业务所在的宿主机。

Kubelet
负责与CRI（Container Runtime Interface容器运行生命周期接口）进行交互，实现Pod中容器的生命周期管理。具体的动作包括创建容器、Pod挂载数据卷、下载secret、获取容器和节点状态等工作。

kubelet 是基于 PodSpec 来工作的。每个 PodSpec 是一个描述 Pod 的 YAML 或 JSON 对象。 kubelet 接受通过各种机制（主要是通过 apiserver）提供的一组 PodSpec，并确保这些 PodSpec 中描述的容器处于运行状态且运行状况良好。 kubelet 不管理不是由 Kubernetes 创建的容器。

Kube Proxy
负责为Service提供内部的"服务发现"功能，使用轮询(Round Robin)调度算法实现对访问Pod中具体容器的网络代理和负载均衡，以及不同Pod间的访问。服务发现功能实际上是通过调用宿主机上的防火墙IPTABLES、IPVS实现服务的映射。

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