Kubernetes 各个组件介绍-摩杜云开发者社区

集群物理结构

Kubernetes 各个组件介绍_Server

从角色角度K8s集群分为：

master：所有请求的入口。
node：所有应用的载体。

部署方式：

单Master节点：一个Master节点的K8s集群，不适用于生产环境。
多Master节点：多个Master节点的K8s集群，具有高可用性。

Pod创建时各个组件的功能

当一个客户想要创建一个nginx的时候，各组件的请求流程。

Kubernetes 各个组件介绍_Server_02

客户端会发出一个请求，会请求到 kube-apiserver,
kube-apiserver 会将数据存到 ETCD 中，ETCD 只有kube-apiserver 访问。
kube-scheduler 监听 kube-apiserver，有创建信息，去ETCD 中，拿数据，分析哪个Node节点比较合适。
kube-apiserver 将创建任务下发给 Node节点中的 kubelet ，由kubelet 创建容器。
Node节点中kubelet 会通过 cri-docker 然后再创建容器。（cri-xxx 是k8s 1.24版本的新组建，1.23以及之前的版本kubelet是直接操作创建容器的。）
kubelet 会采集当前环境的实际状态信息，交给 kube-apiserver，由 kube-apiserver 存到 ETCD 中。
实际状态与期望状态的对比由 kube-controller-manager ，kube-controller-manager 监听 kube-apiserver 去 ETCD 中拿到实际状态的数据。如果数据不一致，由 kube-apiserver 指挥 kubelet 将实际状态变成期望状态。（第三方的云厂商的K8s集群会有有个cloud-controller-manager的组建，功能与kube-controller-manager 基本一致。）

Kubernetes 各个组件介绍_API_03

集群架构

从上面我们可以看出 Kubernetes 由 Master 和 Node 两种节点组成，这两种角色分别对应着控制节点和工作节点。

其中 Master 节点由三个独立的组件组成，它们分别是负责整个集群通信的 API 服务的 kube-apiserver、负责容器调度的 kube-scheduler 以及负责维护集群状态的 kube-controller-manager 组件。整个集群的数据都是通过 kube-apiserver 保存到 etcd 数据库中的，而其他所有组件的通信也都是通过 kube-apiserver 和 etcd 数据库进行通信的，都不会直接和 etcd 进行通信。

工作节点上最核心的组件就是 kubelet，当然还有底层的容器运行时，比如 Docker，其中 kubelet 就是主要来实现和底层的容器运行时进行通信的，这个通信的过程也被 Kubernetes 抽象成了一个 CRI（Container Runtime Interface）的远程调用接口，这个接口里面定义了容器运行时的所有标准操作，比如创建容器、删除容器等等。所以对于 Kubernetes 来说他根本不关心你部署的到底是什么容器运行时，只要你这个容器运行时可以实现 CRI 接口就可以被 Kubernetes 来管理。

kubelet 的另外一个重要功能就是调用网络插件（CNI）和存储插件（CSI）为容器配置网络和存储功能，同样的 kubelet 也是把这两个重要功能通过接口暴露给外部了，所以如果我们想要实现自己的网络插件，只需要使用 CNI 就可以很方便的对接到 Kubernetes 集群当中去。

Kubernetes 各个组件介绍_Pod_04

组件介绍

kube-apiserver

API Server 提供了资源对象的唯一操作入口，其它所有组件都必须通过它提供的 API 来操作资源数据。只有 API Server 会与 etcd 进行通信，其它模块都必须通过 API Server 访问集群状态。API Server 作为 Kubernetes 系统的入口，封装了核心对象的增删改查操作。API Server 以 RESTFul 接口方式提供给外部客户端和内部组件调用，API Server 再对相关的资源数据（全量查询 + 变化监听）进行操作，以达到实时完成相关的业务功能。以 API Server 为 Kubernetes 入口的设计主要有以下好处：

保证了集群状态访问的安全
API Server 隔离了集群状态访问和后端存储实现，这样 API Server 状态访问的方式不会因为后端存储技术 Etcd 的改变而改变，让后端存储方式选择更加灵活，方便了整个架构的扩展

kube-controller-manager

Kubernetes 各个组件介绍_Server_05

Controller Manager 用于实现 Kubernetes 集群故障检测和恢复的自动化工作。主要负责执行各种控制器：

Replication Controller：主要是定期关联 Replication Controller (RC) 和 Pod，以保证集群中一个 RC (一种资源对象) 所关联的 Pod 副本数始终保持为与预设值一致。
Node Controller：Kubelet 在启动时会通过 API Server 注册自身的节点信息，并定时向 API Server 汇报状态信息。API Server 在接收到信息后将信息更新到 Etcd 中。Node Controller 通过 API Server 实时获取 Node 的相关信息，实现管理和监控集群中的各个 Node 节点的相关控制功能。
ResourceQuota Controller：资源配额管理控制器用于确保指定的资源对象在任何时候都不会超量占用系统上物理资源。
Namespace Controller：用户通过 API Server 可以创建新的 Namespace 并保存在 Etcd 中，Namespace Controller 定时通过 API Server 读取这些 Namespace 信息来操作 Namespace。比如：Namespace 被 API 标记为优雅删除，则将该 Namespace 状态设置为 Terminating 并保存到 Etcd 中。同时 Namespace Controller 删除该 Namespace 下的 ServiceAccount、Deployment、Pod 等资源对象。
Service Account Controller：服务账号控制器主要在命名空间内管理 ServiceAccount，以保证名为 default 的 ServiceAccount 在每个命名空间中存在。
Token Controller：令牌控制器作为 Controller Manager 的一部分，主要用作：监听 serviceAccount 的创建和删除动作以及监听 secret 的添加、删除动作。
Service Controller：服务控制器主要用作监听 Service 的变化。比如：创建的是一个 LoadBalancer 类型的 Service，Service Controller 则要确保外部的云平台上对该 Service 对应的 LoadBalancer 实例被创建、删除以及相应的路由转发表被更新。
Endpoint Controller：Endpoints 表示了一个 Service 对应的所有 Pod 副本的访问地址，而 Endpoints Controller 是负责生成和维护所有 Endpoints 对象的控制器。Endpoint Controller 负责监听 Service 和对应的 Pod 副本的变化。定期关联 Service 和 Pod (关联信息由 Endpoint 对象维护)，以保证 Service 到 Pod 的映射总是最新的。

kube-scheduler

Scheduler 是负责整个集群的资源调度的，主要的职责如下所示：

主要用于收集和分析当前 Kubernetes 集群中所有 Node 节点的资源 (包括内存、CPU 等) 负载情况，然后依据资源占用情况分发新建的 Pod 到 Kubernetes 集群中可用的节点
实时监测 Kubernetes 集群中未分发和已分发的所有运行的 Pod
实时监测 Node 节点信息，由于会频繁查找 Node 节点，所以 Scheduler 同时会缓存一份最新的信息在本地
在分发 Pod 到指定的 Node 节点后，会把 Pod 相关的 Binding 信息写回 API Server，以方便其它组件使用

kubelet

kubelet 是负责容器真正运行的核心组件，主要的职责如下所示：

负责 Node 节点上 Pod 的创建、修改、监控、删除等全生命周期的管理
定时上报本地 Node 的状态信息给 API Server
kubelet 是 Master 和 Node 之间的桥梁，接收 API Server 分配给它的任务并执行
kubelet 通过 API Server 间接与 Etcd 集群交互来读取集群配置信息
kubelet 在 Node 上做的主要工作具体如下：
设置容器的环境变量、给容器绑定 Volume、给容器绑定 Port、根据指定的 Pod 运行一个单一容器、给指定的 Pod 创建 Network 容器
同步 Pod 的状态
在容器中运行命令、杀死容器、删除 Pod 的所有容器

kube-proxy

kube-proxy 是为了解决外部网络能够访问集群中容器提供的应用服务而设计的，Proxy 运行在每个 Node 上。

每创建一个 Service，kube-proxy 就会从 API Server 获取 Services 和 Endpoints 的配置信息，然后根据其配置信息在 Node 上启动一个 Proxy 的进程并监听相应的服务端口。

当接收到外部请求时，kube-proxy 会根据 Load Balancer 将请求分发到后端正确的容器处理。

kube-proxy 不但解决了同一宿主机相同服务端口冲突的问题，还提供了 Service 转发服务端口对外提供服务的能力。

kube-proxy 后端使用随机、轮循等负载均衡算法进行调度。

kubectl

Kubectl 是 Kubernetes 的集群管理命令行客户端工具集。通过 Kubectl 命令对 API Server 进行操作，API Server 响应并返回对应的命令结果，从而达到对 Kubernetes 集群的管理。

组件介绍来自：博客园