K8S是云原生最核心的内容，也是云计算的未来，下满我就全面来详解K8S架构原理@mikechen
K8S
随着容器化技术的普及，如何有效地管理、和编排大规模的容器集群成为了一个挑战。
Kubernetes应运而生，它提供了一个强大的平台，用于自动化容器的部署、扩展和管理。
Kubernetes（简称K8S）是一个开源的容器编排平台，最初由Google开发，2014年开源。
K8S，用于自动化部署、扩展和管理容器化应用，支持跨主机集群的容器调度与管理。
K8S基于Google内部Borg系统的经验，提供了声明式配置、高可用性和可扩展性。
K8S架构
K8S采用主从分布式架构，如下图所示：
K8S集群，由主节点（Master节点）、和工作节点（Node节点）组成。
+--------------------+ +----------------+
| API Server |<------->| etcd |
+--------------------+ +----------------+
|
+---------+---------+
| |
+-----------+ +------------------+
| Scheduler | | ControllerManager|
+-----------+ +------------------+
↓ 控制指令下发
+--------------------------+
| Worker Node |
+--------------------------+
| kubelet | kube-proxy | CRI |
| Pod（多个容器） |
+--------------------------+
控制平面（Master）
管理集群状态，包含API Server、控制器管理器、调度器和etcd。
工作节点（Node）
运行应用，包含Kubelet、Kube-Proxy和容器运行时。
K8S原理
K8S最核心会涉及到：API Server、控制器、Kubelet…等组件，要想掌握好K8S原理，需要掌握好这些组件。
1.API Server
kube-apiserver，是控制平面的核心API服务器，是所有集群操作的入口。
K8S，提供REST API，供kubectl、UI、控制器调用。
负责：认证、授权、准入控制、数据校验…等等功能。
2. Scheduler
负责为Pod选择合适的Node节点。
调度过程：
-
过滤（过滤掉资源不足/不满足约束条件的节点）；
-
打分（根据优先级函数选择最优节点）；
-
绑定Pod到目标Node。
3. Controller Manager
kube-controller-manager 是 Kubernetes 控制平面的一个核心组件。
负责运行各种控制器，这些控制器监控集群的状态，并确保集群达到期望的状态。
多种控制器的集合：
-
ReplicaSetController：副本管理
-
NodeController：节点失联检测
-
JobController、DaemonSetController等
4. etcd
K8S的分布式状态存储系统，存储集群中所有对象状态。
支持高可用（多副本）、基于Raft协议。
分布式键值存储：存储集群的所有状态数据。
存储集群状态：是集群的“大脑”，确保数据的一致性和可靠性。
5.kubelet
节点代理：运行在每个节点上的代理，管理Pod和容器。
管理Pod和容器：确保Pod中的容器按照期望状态运行。
6.kube-proxy
网络代理：实现Service的负载均衡和网络代理。
实现Service的负载均衡：维护网络规则，将流量转发到正确的Pod。
7.容器运行时（Container Runtime）
容器运行环境：负责运行容器，如Docker、containerd。
K8S工作流程
整体工作流程，如下：
- 用户通过
kubectl与 API Server 交互。 - API Server 将集群的期望状态存储在 etcd 中。
- 控制器管理器监控集群状态，并采取行动来维持期望状态。
- 调度器将 Pod 调度到合适的节点上。
- Kubelet 管理节点上的 Pod 和容器。
- kube-proxy进行网络的代理与负载均衡。
通过以上组件的协同工作，K8S以实现容器的部署、扩展和自动化管理。
mikechen
mikechen睿哥，10年+大厂架构经验，资深技术专家，就职于阿里巴巴、淘宝、百度等一线互联网大厂。
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