k8s 十分钟看懂：Kubernetes架构与原理

在“第一次见到库本内特”的基础上，我们对什么是库本内特有了初步的了解。本文将进一步介绍Kubernetes，并从其整体结构和工作机制来理解Kubernetes。通过对体系结构和工作机制的深入了解，以后实现Kubernetes会更加得心应手。Kubernetes整体架构

Kubernetes采用主从分布式架构，包括Master Node、Worker Node、客户端命令行工具kubectl等附加项。主节点:在集群上执行调度管理的主节点。它由应用编程接口服务器、调度器、集群状态存储和控制器管理器服务器组成。其功能如下:

1.API Server:提供统一的资源运营门户，提供认证、授权、访问控制、API注册和发现机制。

2.调度器:负责资源调度，根据调度策略将Pod调度到相应的节点。

3.集群状态存储:保存整个集群的状态，默认使用Etcd。

4.控制器-管理器服务器:负责维护集群的状态，如故障检测、自动扩展、滚动更新等。工作节点:运行容器化业务应用程序的工作节点。包括kubelet、kube代理和容器运行时。功能如下:

1.维护集装箱的生命周期，管理集装箱安全倡议和CNI

2.Kube-proxy:基于公共访问策略，提供对pod的访问；

3.容器运行时:负责Pod和容器的图像管理和真实操作，如docker；

kube CTL:Kubernetes集群的命令行界面，用于通过命令行与API Server交互，实现集群内各种资源的维护和管理；

附加:Kubernetes核心功能的扩展主要包括三个附加项:网络、服务发现和可视化。工作原理

1.准备包含应用程序部署的yml文件，然后通过kubectl客户端工具将其发送到ApiServer。

2.ApiServer从客户端接收请求，并将资源内容存储在数据库中。

3.控制器组件监控资源变化并对其做出反应。

4.复制集检查数据库更改，并创建所需数量的pod实例。

5.调度程序会再次检查数据库的更改，找到尚未分配给特定执行节点的POD，然后根据一组相关规则将POD分配给可以运行它们的节点，更新数据库，并记录POD分配。

6.Kubelete监控数据库更改，管理后续PODs的生命周期，并发现分配给它所在节点的PODs。如果找到新的pod，它将在节点上运行。

此外，kuberproxy在集群中的每台主机上运行，并管理网络通信，如服务发现和负载平衡。当数据发送到主机时，它会被路由到正确的pod或容器。对于主机发送的数据，它可以根据请求地址发现远程服务器，并正确路由数据。在某些情况下，它会使用循环调度算法将请求发送到群集中的多个实例。

以下是pod创建的时序图，这是一个典型的创建过程，有助于理解k8s的工作原理:

1.用户可以通过API Server的REST API或者支持Json和Yaml格式的Kubectl命令行工具提交创建Pod的请求；

2.应用编程接口服务器处理用户请求，并将Pod数据存储在Etcd中；；

3.Schedule通过API Server的观察机制查看新的pod，并尝试绑定Node对于Pod

4.过滤主机:调度程序通过一组规则过滤掉不符合要求的主机。比如Pod指定了需要的资源，就要过滤掉资源不足的主机；

5.主持人评分:对第一步筛选出的合格主持人进行评分。在主机评分阶段，计划程序将考虑一些总体优化策略，例如将复制控制器的副本分发到不同的主机，并使用负载最低的主机。

6.选择主机:选择得分最高的主机，进行绑定操作，并将结果存储在Etcd中；

7.kubelet根据调度结果执行pod创建操作:绑定成功后，启动容器和docker运行，调度器调用API Server的API，在etcd中创建一个绑定的pod对象，描述所有绑定并运行在一个工作节点上的Pod信息。在每个工作节点上运行的Kubelet也会定期将绑定的pod信息与etcd同步。一旦发现应该在这个工作节点上运行的绑定pod对象没有被更新，它就调用Docker API来创建并启动pod中的容器。

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