k8s架构分析（二）--技术流ken

时间：2023-03-09 03:09:27
k8s架构分析（二）--技术流ken

master节点

k8s的集群由master和node组成，节点上运行着若干k8s服务。

master节点之上运行着的后台服务有kube-apiserver 、kube-scheduler、kube-controller-manager、etcd和pod网络。如下图所示

k8s架构分析（二）--技术流ken

1. API Server(kube-apiserver)

API Server是k8s的前端接口，各种客户端工具以及k8s其他组件可以通过它管理集群的各种资源。

2.Scheduler(kube-scheduler)

scheduer负责决定将pod放在哪个node上运行。另外scheduler在调度时会充分考虑集群的架构，当前各个节点的负载，以及应用对高可用、性能、数据亲和性的需求。

3.Controller Manager(kube-controller-manager)

负责管理集群的各种资源，保证资源处于预期的状态。

4.etcd

负责保存k8s集群的配置信息和各种资源的状态信息，当数据发生变化时，etcd会快速的通知k8s相关组件。

5.pod网络

pod要能够相互通信，k8s集群必须掌握pod网络，fannel是其中一个可选的方案。

node节点

node是pod运行的地方。node上运行的k8s组件有kublet、kube-proxy和pod网络（例如flannel）,如下图所示：

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1.kubelet

是node的agent，当scheduler去确定在某个node上运行pod后，会将pod的具体配置信息发送给该节点的kubelet，kubelet会根据遮羞信息创建和运行容器，并向master报告运行状态。

2.kube-proxy

每个node都会运行kube-proxy服务，外界通过service访问pod，kube-proxy负责将降访问service的TCP/UDP数据流转发到后端的容器。如果有多个副本，kube-proxy会实现负载均衡。

3.pod网络

pod能能够互相通信，k8s集群必须部署pod网络，flannel是其中一个可以选择的方案

完整的架构图

k8s架构分析（二）--技术流ken

为什么 k8s-master 上也有 kubelet 和 kube-proxy 呢？

这是因为 Master 上也可以运行应用，即 Master 同时也是一个 Node。

几乎所有的 Kubernetes 组件本身也运行在 Pod 里，执行如下命令：

[root@ken ~]# kubectl get pod --all-namespaces -o wide

NAMESPACE     NAME                          READY   STATUS             RESTARTS   AGE     IP            NODE    NOMINATED NODE   READINESS GATES

kube-system   coredns-78d4cf999f-dbxpc      /     Running                      4h40m   10.244.0.2    ken     <none>           <none>

kube-system   coredns-78d4cf999f-q9vq2      /     Running                      4h40m   10.244.0.3    ken     <none>           <none>

kube-system   etcd-ken                      /     Running                      4h39m   172.20.10.2   ken     <none>           <none>

kube-system   kube-apiserver-ken            /     Running                      4h39m   172.20.10.2   ken     <none>           <none>

kube-system   kube-controller-manager-ken   /     CrashLoopBackOff            4h39m   172.20.10.2   ken     <none>           <none>

kube-system   kube-flannel-ds-amd64-bq6jx   /     Running                      4h4m    172.20.10.9   host2   <none>           <none>

kube-system   kube-flannel-ds-amd64-fd8mv   /     Running                      4h24m   172.20.10.2   ken     <none>           <none>

kube-system   kube-flannel-ds-amd64-ssqcl   /     Running                      4h5m    172.20.10.7   host1   <none>           <none>

kube-system   kube-proxy-7cnsr              /     Running                      4h5m    172.20.10.7   host1   <none>           <none>

kube-system   kube-proxy-gwmr2              /     Running                      4h40m   172.20.10.2   ken     <none>           <none>

kube-system   kube-proxy-n6zxl              /     Running                      4h4m    172.20.10.9   host2   <none>           <none>

kube-system   kube-scheduler-ken            /     CrashLoopBackOff            4h39m   172.20.10.2   ken     <none>           <none>

Kubernetes 的系统组件都被放到kube-system namespace 中。这里有一个kube-dns 组件，它为 Cluster 提供 DNS 服务，我们后面会讨论。kube-dns是在执行kubeadm init 时作为附加组件安装的。

kubelet 是唯一没有以容器形式运行的 Kubernetes 组件，它在系统中通过 Systemd 运行。

[root@ken ~]# systemctl status kubelet

● kubelet.service - kubelet: The Kubernetes Node Agent

   Loaded: loaded (/etc/systemd/system/kubelet.service; enabled; vendor preset: disabled)

  Drop-In: /etc/systemd/system/kubelet.service.d

           └─-kubeadm.conf

   Active: active (running) since Tue -- :: CST; 4h 44min ago

     Docs: https://kubernetes.io/docs/

 Main PID:  (kubelet)

    Tasks:

   Memory: 87.7M

   CGroup: /system.slice/kubelet.service

           └─ /usr/bin/kubelet --bootstrap-kubeconfig=/etc/kubernetes/bootstrap-kubelet.conf --kubeconfig=/etc/kub...

...

k8s集群架构工作演示

部署httpd应用

[root@ken ~]# kubectl run httpd-ken --generator=run-pod/v1 --image=httpd --replicas=

pod/httpd-ken1 created

等待一段时间，应用部署完成。

[root@ken ~]# kubectl get deployment

NAME        READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE

httpd-ken   /                            20m

k8s 部署了k8s httpd-ken，有两个副本 Pod，分别运行在k8s-node1和k8s-node2。

[root@ken ~]# kubectl get pod -o wide

NAME                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP           NODE    NOMINATED NODE   READINESS GATES

httpd-ken-5c949b96f-9cd52   /     Running             3m50s   10.244.1.3   host1   <none>           <none>

httpd-ken-5c949b96f-twdsd   /     Running             3m50s   10.244.2.3   host2   <none>           <none>

整个部署过程：

k8s架构分析（二）--技术流ken

① kubectl 发送部署请求到 API Server。

② API Server 通知 Controller Manager 创建一个 deployment 资源。

③ Scheduler 执行调度任务，将两个副本 Pod 分发到 k8s-node1 和 k8s-node2。

④ k8s-node1 和 k8s-node2 上的 kubectl 在各自的节点上创建并运行 Pod。

补充两点：

  1. 应用的配置和当前状态信息保存在 etcd 中，执行kubectl get pod 时 API Server 会从 etcd 中读取这些数据。

  2. flannel 会为每个 Pod 都分配 IP。因为没有创建 service，目前 kube-proxy 还没参与进来。

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