K8S基础组件及高可用实现方式

智由静生

已于 2022-05-07 10:23:27 修改

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文章标签： kubernetes docker

于 2022-04-30 16:10:51 首次发布

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本文详细介绍了Kubernetes（K8S）的主要组件，包括Master节点上的kube-apiserver、kube-controller-manager、kube-scheduler以及etcd，以及Node节点上的Kubelet和Kube-proxy。对于K8S的高可用性，重点讨论了Master节点的高可用实现，特别是如何通过负载均衡和集群化确保kube-apiserver的高可用。总结了各组件的高可用策略，指出除kube-apiserver外，其他组件已自动实现高可用，而kube-apiserver则可通过四层或七层代理实现负载均衡。

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一、K8S主要组件

Master节点：
kube-apiserver： k8s集群的统一入口，各个组件信息交互都要通过它。以HTTP API提供接口服务，所有对象资源的增删改查和监听操作都交给APIServer处理后再提交给Etcd存储。
kube-controller-manager：处理集群中常规后台任务，维持副本期望数目。一个资源对应一个控制器，而ControllerManager就是负责管理这些控制器的。
kube-scheduler：k8s集群的调度器，根据调度算法为Pod选择Node工作节点。
etcd：分布式键值存储系统，用于保持集群状态，持久化存储k8s集群所有重要信息。可以放在k8s集群内，也可以放在集群外，建议放在集群内方便管理。

Node节点
Kubelet：是Master在Node节点上的Agent，直接与容器引擎交互，管理本机运行容器的生命周期，比如创建容器、挂载数据卷、获取容器和节点状态等。kubelet将每个Pod转换成一组组容器。
Kube-proxy：实现Pod网络代理，维护网络规则，写入规则至IPTABLES、IPVS。负责Pod之间的通信和负载均衡，将指定的流量分发到后端正确的机器上。

二、K8S集群实现高可用

k8s的高可用，主要是实现Master节点的高可用。那么我们看看各个组件是如何解决高可用的。

Kubelet、Kube-proxy：只工作在当前Node节点上，无需高可用。
etcd：etcd如果是放在集群内部的，在kubeadm1.5之后，对于多Master集群，一个Master节点加入集群后将自动实现集群化扩展。所以集群已经自动实现高可用，无需再人工干预。
kube-controller-manager：对于多Master集群，这个组件只会有一个正常工作，其它处于休眠挂起状态。当工作节点发生故障时才会唤醒另一个接管。所以集群已经自动实现高可用，无需再人工干预。
kube-scheduler：与kube-controller-manager情况一样，集群已经自动实现高可用，无需再人工干预。
kube-apiserver：每个Master节点的kube-apiserver都是独立的，没有竞争关系，访问哪个节点效果都是一样的。

综上所述，只有kube-apiserver需要人工解决。解决方案也很简单，既然APIServer以HTTP API提供接口服务，就可以使用常规的四层或七层的代理实现高可用和负载均衡，如使用Nigix、HAProxy等代理服务器。并且可以更进一步，使用vip和keepalive实现，代理服务器的高可用。然后将集群的访问地址从APIServer的地址改为vip的地址。

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