k8s系列(四)核心工作组件overview

k8s主要分为控制平面和计算节点两个部分：

• Control plane：控制平面，主要负责对真实node以及其中Pod的管控，通过元信息存储、调度策略等管理pod实例来保障HA
• Compute nodes：真实计算节点，运行着各种程序和任务的pod实例

kube-apiserver

kube-apiserver是控制平面的核心管理组件，负责处理集群内外的 API 请求，并维护整个集群的状态

总结来说，kube-apiserver 是 K8s 集群的 API 服务器，负责处理集群内外的 API 请求，并维护整个集群的状态。它与 etcd 数据库交互，将集群的配置信息和资源状态持久化存储在 etcd 中。kube-apiserver 支持认证和授权，具有多版本和扩展性，支持高可用性和负载均衡。

管理k8s有两种方式，一种是通过kubectl命令，另一种是restful api，都是与kube-apiserver直接交互

获取资源列表：
kubectl get pods：获取当前命名空间下的所有 Pod 列表。
kubectl get deployments：获取当前命名空间下的所有部署（Deployment）列表。
kubectl get services：获取当前命名空间下的所有服务（Service）列表。
kubectl get nodes：获取集群中所有节点（Node）的列表。

查看资源详细信息：
kubectl describe pod ：查看指定 Pod 的详细信息。
kubectl describe deployment ：查看指定部署的详细信息。
kubectl describe service ：查看指定服务的详细信息。

创建和删除资源：
kubectl create -f ：根据 YAML 文件创建资源对象。
kubectl apply -f ：根据 YAML 文件创建或更新资源对象。
kubectl delete pod ：删除指定的 Pod。
kubectl delete deployment ：删除指定的部署。
kubectl delete service ：删除指定的服务。

执行命令和访问容器：
kubectl exec -it  ：在指定 Pod 中执行命令。
kubectl logs ：查看指定 Pod 的日志。
kubectl port-forward  :：将本地端口与 Pod 的端口进行转发，以便访问 Pod 内部的服务。

扩容和滚动更新：
kubectl scale deployment  --replicas=：扩容或缩容指定的部署。
kubectl rollout status deployment ：查看指定部署的滚动更新状态。
kubectl rollout history deployment ：查看指定部署的滚动更新历史。
kubectl rollout undo deployment ：回滚指定部署的滚动更新。


curl -X POST -H "Content-Type: application/json" --data '{"apiVersion":"v1","kind":"Service","metadata":{"name":"my-service"},"spec":{"selector":{"app":"my-app"},"ports":[{"protocol":"TCP","port":80,"targetPort":8080}]}}' http:///api/v1/namespaces//services

etcd

etcd是一个基于raft+boltdb实现的强一致key-value数据库，它被广泛用于构建分布式系统。在 K8s 中，作为控制平面组件的一部分，etcd被用作主要的数据存储，它用于存储配置元信息、实例的state状态信息等，例如节点信息、Pod 信息、服务信息、配置信息等。

etcd 提供了高可用性、一致性和分布式存储的特性，这使得 K8s 能够实现高度可靠的集群管理。当 K8s 集群中的组件需要读取或写入集群的状态信息时，它们会与 etcd 进行通信。

总结来说，etcd 是 K8s 集群的关键组件之一，负责存储和管理集群的状态信息，确保 K8s 集群的可靠性和一致性。

Distributed watchable storage implementation via etcd

scheduler

scheduler是负责将新创建的 Pod 分配到集群中的节点上的组件，时刻关注着节点们的工作负载。在任期中，它会每隔一段换时间对 kube-apiserver 执行ping操作，目的是为了确定是否有一些工作负载需要进行调度

• 一旦有一些node的负载情况不再满足相应的限制规则，比如管理员修改了配置，磁盘空间不足等，这时scheduler会做出调度决策，选择一个更适合的node环境运行来pod

• scheduler做出选择之后，会立刻进行调度吗？不会，它会告诉kube-apiserver如何去做，而不是自己做

• kube-apiserver收到后，会立刻做出调度吗？不会，它会先将配置写入etcd，当写入成功之后，拿到对目标state，kube-apiserver会知道如何去做，并通过向目标node的kubelet发送指令，kubelet与CRI密切合作完成pod的创建、删除

调度器根据一组预定义的规则和策略，将 Pod 分配给适合的节点，以实现资源的最优利用和负载均衡。下面是几个常见的调度器：

根据特定的需求和场景，可以使用默认调度器或自定义调度器来实现灵活的 Pod 调度策略。

kubelet

kubelet 是 K8s 集群中每个计算节点上运行的关键组件之一。它负责把当前节点注册到k8s集群中去，与控制平面进行通信，管理节点上的Pod，并确保节点上的容器处于预期的状态。

总结来说，Kubelet负责管理节点上容器和 Pod 的重要组件。它与容器运行时交互，执行容器的生命周期管理操作，监控资源使用情况，与控制平面通信，并确保节点上的容器处于预期的状态。

CRI

CRI（Container Runtime Interface）符合容器运行时接口规范，它定义了 kubelet 如何与容器运行时（如 Docker、containerd、CRI-O 等）进行通信，以创建、销毁和管理容器

通过 CRI，K8s可以与多种容器运行时进行集成，而不依赖于特定的容器实现。这样就使得 k8s更具灵活性，可以在不同的环境中使用不同的容器运行时

controller-manager

k8s controller是插件化的，很多controller时刻关注这整个k8s系统的不同部分。保证目的状态和真实状态的一致性。controller-manager它包含了多个控制器，负责监控集群状态的变化，并根据预定义的规则和策略来维护和管理集群中的各种资源

总结来说，Controller Manager 是控制平面中的一个核心组件，包含了多个控制器，用于监控和管理集群中的各种资源。它负责监控集群状态的变化，调整资源的状态以符合预期，并具有自愈和扩展性的能力。

kube-proxy

kube-proxy 是运行在每个计算节点上的网络代理组件，它负责实现网络转发和负载均衡功能。下面是关于 kube-proxy 的一些主要功能：

总结来说，kube-proxy 是 K8s 集群中负责实现服务发现和负载均衡功能的网络代理组件。它根据 Service 和 Endpoint 对象的变化生成网络规则，并将请求转发到正确的目标 Pod 上，实现负载均衡。kube-proxy 支持高可用性和故障恢复，并可以以 IPVS 模式或 iptables 模式运行。

关于IPVS模式和iptables模式：

IPVS 模式（默认模式）：

iptables 模式：

无论是使用 IPVS 模式还是 iptables 模式，kube-proxy 都负责在主机上设置正确的网络规则，以确保服务的流量到达node计算节点后可以正确地路由到后端 Pod。它提供了负载均衡、会话保持和服务发现等功能，使得 Kubernetes 中的服务可以高效地运行和通信

回顾和杂谈

最后放几张图，供大家理解消化。