关于 K8s 的一些基础概念整理【k8s系列之一】

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#k8s

于 2024-11-25 16:13:37 首次发布

〇、前言

Kubernetes，将中间八个字母用数字 8 替换掉简称 k8s，是一个开源的容器集群管理系统，由谷歌开发并维护。它为跨主机的容器化应用提供资源调度、服务发现、高可用管理和弹性伸缩等功能。

下面简单列一下 k8s 的几个特性：

自动化部署（调度）：Kubernetes 可以根据应用程序计算资源需求自动分配到 node。
服务发现和负载均衡：Kubernetes 可以利用 DNS 名称或自己的 IP 地址暴露容器，如果到一个容器的流量过大，Kubernetes 能够负载均衡和分发网络流量，以保证部署稳定。
【水平伸缩】：即自动化容器扩容和缩容。根据 CPU 使用情况或其他选择的度量标准，Kubernetes 可以自动扩展或缩小运行的容器数量。
【自我修复】：当一个容器失败时，Kubernetes 会重新启动它；当节点失败时，它会替换和重新调度容器；当容器没有通过用户定义的健康检查时，它会杀死它。只有当容器准备好服务时，才会将其视为可用。
密钥和配置管理：Kubernetes Secrets 可以用来存储和管理敏感信息，如密码、OAuth 令牌和 SSH 密钥等。而 Kubernetes ConfigMaps 则可以用来存储和管理配置信息，如 Prometheus 配置文件、数据库连接字符串等。

一、关于 k8s 的一些概念解释

1.1 Master 主节点

k8s 里的 Master 指的是集群控制节点，每一个 k8s 集群里都必须要有一个 Master 节点，来负责整个集群的管理和控制，基本上 k8s 的所有控制命令都发给它，它来负责具体的执行过程。

通常，Master 部署在一个独立的服务器上，若想达到高可用性部署，建议用 2~3 台服务器，Master 也可以扩展副本数，来获取更好的可用性和冗余。它是整个集群的“首脑 brain”，如果宕机或者不可用，那么对集群内容器应用的管理都将失效。

Master 节点上运行着以下四个关键进程：

APIServer(kube-apiserver)：k8s 提供了 HTTP Rest 接口的关键服务进程，是 k8s 里所有资源的增、删、改、查等操作的唯一入口，也是集群控制的入口进程。所有的组件都会和 API Server 进行连接，组件与组件之间一般不进行独立的连接。
Controller(kube-controller-manager)：控制器，k8s 里所有资源对象的自动化控制中心，可以理解为资源对象的“大总管”。比如这两个核心特性，水平伸缩、自我修复都是由 Controller 管理的。另外还有一种是云控制器管理器（cloud-controller-manager），是第三方云平台提供的控制器 API 对接管理功能。
Scheduler(kube-scheduler)：调度器，负责资源调度（Pod 调度）的进程，安排哪些服务的 Pod 运行在哪些节点上。
etcd：是一个键值类型存储的分布式的一个存储系统，提供了基于 Raft 算法实现的自主的集群高可用性。APIServer 中所需要的这些原信息都被放置在 etcd 中，etcd 本身是一个高可用系统，通过 etcd 保证整个 k8s 的 Master 组件的高可用性。

1.2 Node 子节点

除了 Master，k8s 集群中的其他机器被称为 Node 节点，Node 是真正运行业务负载的，每个业务负载会以 Pod 的形式运行。

与 Master 一样，Node 节点可以是一台物理主机或者是虚拟机。Node 节点才是 k8s 集群中的工作负载节点，每个 Node 都会被 Master 分配一些应用程序服务以及云工作流，在有些时候，Master 节点上也会“安排”一些服务运行，或者说是一些 Docker 容器，当某个 Node 宕机时，其上的工作负载会被 Master 自动转移到其他节点上去（自我修复）。

每个 Node 节点上都运行着以下一组关键进程：

kubelet：负责 Pod 对应的容器的创建、启停等生命周期任务，以及存储和网络等，同时与 Master 节点密切协作，实现集群管理的基本功能。
kube-proxy：实现 k8s 中 Service 的服务发现与负载均衡机制的重要组件。
Container-Runtime：容器运行时环境。最常用的运行时就是：DockerEngine（docker），Docker 引擎，负责本机的容器创建和管理工作。其他还有 containerd、CRI-O。

Node 节点可以在运行期间动态增加到 k8s 集群中，前提是这个节点上已经正确安装、配置和启动了上述关键进程。