K8S核心原理剖析_k8原理

K8S核心架构原理

我们已经知道了 K8S 的核心功能：自动化运维管理多个容器化程序。那么 K8S 怎么做到的 呢？这里，我们从宏观架构上来学习 K8S 的设计思想。首先看下图：

K8S是属于主从设备模型（Master-Slave架构），即有Master节点负责核心的调度、管理和运维，Slave节点则执行用户的程序。但是在K8S中，主节点一般被称为Master Node 或者 Head Node，而从节点则被称为Worker Node 或者 Node。
注意：Master Node 和Worker Node是分别安装了K8S的Master和Worker组件的实体服务器，每个Node都对应了一台实体服务器（虽然Master Node可以和其中一个Worker Node安装在同一台服务器上，但建议Master Node单独部署），**所有Master Node和Worker Node组成K8S集群，**同一个集群可能存在多个Master Node和Worker Node。

首先来看Master Node都有哪些组件：

• API server。K8S的请求入口服务。 API Server 负责接收K8S所有的请求（来自UI界面或者CLI命令行工具），然后，API Server根据用户的具体请求，去通知其他组件干活。
• **Scheduler。K8S所有Worker Node 的调度器。**当用户要部署服务时，Scheduler会选择最合适的Worker Node（服务器）来部署。
• Controller Manager。K8S所有Worker Node的监控器。 Controller Manager有很多具体的Controller，Node Controller、Service Controller、Volume Controller等。Controller负责监控和调整在Worker Node上部署的服务的状态，比如用户要求A服务器部署两个副本，那么当其中一个服务挂了的时候，Controller会马上调整，让Scheduler再选择一个Worker Node重新部署服务。
• etcd。K8S的存储服务。 etcd存储了K8S的关键配置和用户配置，K8S中仅API Server才具备读写权限，其它组件必须通过API Server的接口才能读写数据。

接下来看Worker Node的组件：

• Kubelet。Worker node的监视器，以及与Master Node的通讯器。
  Kubelet是Master Node安插在Worker Node上的“眼线”，它会定期向Master Node汇报自己Node上运行服务的状态，并接受来自Master Node的指示采取调整措施。负责控制所有容器的启动停止，保证节点工作正常。
• Kube-Proxy。K8S的网络代理。 Kube-Proxy负责Node在K8S的网络通讯、以及对外网络流量的负载均衡。
• **Container Runtime。Worker Node的运行环境。**即安装了容器化所需的软件环境确保容器化程序能够跑起来，比如Docker Engine运行环境。

在大概理解了上面几个组件的意思后，我们来看下上面用K8S部署Nginx的过程中，K8S内部各组件如何协同工作的：
我们在master节点执行一条命令要master部署一个nginx应用（kubectl create deployment nginx --Image=nginx）

• 这条命令首先发到master节点的网关api server，这是master的唯一入口
• api server将命令请求交给Controller manager进行控制
• controller manager进行应用部署解析
• controller manager会生成一次部署信息，并通过api server将信息存入etcd存储中
• scheduler调度器通过api server从etcd存储中，拿到要部署的应用，开始调度看那个节点有资源适合部署
• scheduler把计算出来的调度信息通过api server再放到etcd中
• 每一个node节点的监控组件kubelet，随时和master保持联系（给api-server发送请求不断获取最新数据），拿到master节点存储在etcd中的部署信息
• 假设node2的kubelet拿到部署信息，显示他自己节点要部署某某应用
• kubelet就自己run一个应用在当前机器上，并随时给master汇报当前应用的状态信息
• node和master也是通过master的api-server组件联系的
• 每一个机器上的kube-proxy能知道集群的所有网络，只要node访问别人或者别人访问node，node上的kube-proxy网络代理自动计算进行流量转发。