k8s——重要节点组件以及工作流程介绍

最新推荐文章于 2025-10-27 12:18:58 发布

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#k8s

本文详细介绍了Kubernetes（K8s）的作用、由来、核心特性，及其集群架构与组件。K8s作为一个容器编排系统，提供了自动部署、扩展和管理容器化应用的能力，包括弹性伸缩、自我修复、服务发现等。文章深入讲解了Master和Worker Node节点的核心组件，如Kube-apiserver、Kubelet、Kube-Proxy等，以及K8s中的重要概念如Pod、Service、Ingress。此外，还阐述了K8s的工作流程，涉及API Server、Scheduler和Controller Manager的角色以及Pod的生命周期管理。

k8s概述

k8s作用

用于自动部署、扩展和管理“容器化( containerized) 应用程序”的开源系统
可以理解成K8S是负责自动化运维管理多个容器化程序(比如Docker)的集群，是–个生态极其丰富的容器编排框架工具

由来

k8S由google的Borg系统(博格系统，google内部使用的大规模容器编排工具)作为原型，后经G0语言延用Borg的思路重写并捐献给CNCF基金会开源

含义

词根源于希腊语的舵手、飞行员
官网（官方文档）:
https://kubernetes.io
GitHub（软件包）:
https://github.com/kubernetes/kubernetes

为什么要用K8S?

1.试想下传统的后端部署办法:把程序包(包括可执行二进制文件、配置文件等)放到服务器上，接着运行启动脚本把程序跑起来，同时启动守护脚本定期检查程序运行状态、必要的话重新拉起程序 
2.设想一下，如果服务的请求量上来，已部署的服务响应不过来怎么办?传统的做法往往是，如果请求量、内存、CPU超过阈值做了告警，运维人员马上再加几台服务器，部署好服务之后，接入负载均衡来分担已有服务的压力 
3.这样问题就出现了:从监控告警到部署服务，中间需要人力介入! 那么，有没有办法自动完成服务的部署、更新、卸载和扩容、缩容呢? 
而这就是K8S要做的事情: 自动化运维管理容器(Docker) 程序。K8s的目标是让部署容器化应用简单高效 
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K8S解决了裸跑Docker的若干痛点: 

1.单机使用，无法有效集群 
2.随着容器数量的.上升，管理成本攀升 
3.没有有效的容灾、自愈机制 
4.没有预设编排模板，无法实现快速、大规模容器调度 
5.没有统一 的配置管理中心工具 
6.没有容器生命周期的管理工具 
7.没有图形化运维管理工具 
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k8s提供了容器编排，资源调度，弹性伸缩，部署管理，服务发现等一系列功能

k8s的特性

弹性伸缩
使用命令、UI或者基于CPU使用情况自动快速扩容和缩容应用程序实例，保证应用业务高峰并发时的高可用性:业务低峰时回收资源，以最小成本运行服务
自我修复
在节点故障时重新启动失败的容器，替换和重新部署，保证预期的副本数量;杀死健康检查失败的容器，并且在未准备好之前不会处理客户端请求,确保线上服务不中断
服务发现和负载均衡
K8s为多个容器提供一-个统一访问入口(内部IP地址和一个DNS名称)，并且负载均衡关联的所有容器，使得用户无需考虑容器IP问题
自动发布(默认滚动发布模式)和回滚
K8S采用滚动更新策略更新应用，一次更新一个Pod，而不是同时删除所有Pod，如果更新过程中出现问题，将回滚更改，确保升级不受影响业务
集中化配置管理和密钥管理
管理机密数据和应用程序配置，而不需要把敏感数据暴露在镜像里，提高敏感数据安全性。并可以将一些常用的配置存储在K8S中，方便应用程序使用
存储编排，支持外挂存储并对外挂存储资源进行编排
挂载外部存储系统，无论是来自本地存储，公有云(如AWS)，还是网络存储(如NFS、Glusterfs、Ceph) 都作为集群资源的一部分使用，极大提高存储使用灵活性
任务批处理运行
提供一次性任务，定时任务;满足批量数据处理和分析的场景

k8s集群架构与组件

master节点的请求处理过程：
1）首页用户通过证书认证后使用kubectl命令行工具向API Server发送请求，API Server接收到请求后会写入到etcd中，API Server会让Controller-manager按照所预设的模板（多少实例、生命周期等）去创建Pod，Controller-manager通过 API Server读取etcd中用户的预设信息，再通过API Server去找 Scheduler可以为新创建的Pod选择最适合的Node节点。scheduler会通过API Server在Etcd存储中心中找到node节点存储的元信息、剩余资源等，通过预算策略和优选策略在所有Node节点中挑选最优的
2）scheduler确定node节点后通过API Server交给这个Node节点上的kubelet进行pod资源的创建，kubelet同时也会对所在node的资源信息和pod状态进行监控与API server进行交互将pod状态信息存储到etcd中
3）node节点上的kube-proxy是service资源的载体，负责pod的代理和负载均衡等功能，如果需要将pod发布出去，需要通过kube-proxy创建网络规则承载使用service作为负载均衡的访问入口，负载均衡所关联的pod节点，实现服务发布
Service作用于哪些Pod是通过标签选择器来定义的:
在K8S集群中，Service可以看作一组提供相同服务的Pod的对外访问接口。客户端需要访问的服务就是Service对象。每个Service都有一个固定的虚拟ip (这个ip也被称为Cluster IP) ，自动并且动态地绑定后端的Pod, 所有的网络请求直接访问Service的虚拟ip，Service会自动向后端做转发。通俗来说就是Service通过标签选择器选择那些关联了对应label的Pod，把Pod的IP加入到自己的endpoints当中，当service收到请求后根据endpoints里的ip进行转发
客户端具体访问流程：
客户