【K8s】专题二：Kubernetes 相关概念

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目录

一、基本概念

二、对象介绍（部分）

三、组件介绍

一、基本概念

1、Master 节点

Kubernetes 集群的管理节点，主要作用：

• 集中管理和控制整个 Kubernetes 集群
• 调度和分配容器应用程序到 Node 节点上
• 监控集群中的节点和应用程序的状态
• 提供 API 和命令行工具，用于管理和操作集群

2、Node 节点

Kubernetes 集群的资源节点，主要作用：

• 是运行容器应用程序的实际节点
• 运行容器运行时（如 Dockerd 或 Containerd）和 Kubernetes 代理（kubelet）
• 接收 Master 节点分配的应用程序任务，并启动、停止和监控容器的生命周期
• 执行容器网络和存储的配置和管理
• 提供资源（CPU、内存等）和服务（如服务发现和负载均衡）

3、API 对象

Kubernetes 集群的管理操作单元，包括 Pod、Deployment、Service、ConfigMap、Secrete 等。

每个 API 对象都有三大类属性：

• metedata：对象元数据
• spec：对象规范，用于描述对象的预期状态
• status：对象状态

Kubernetes 集群的管理操作都是声明式的，可以避免操作丢失或多次运行。

4、资源清单

Kubernetes 集群是一个完全以资源为中心的系统，所有对象都使用资源清单 manifest（YAML 或 JSON 格式） 来定义。
 

二、对象介绍（部分）

1、Namespace

命名空间，是对一组资源和对象的抽象集合，用于对 Kubernetes 集群中的资源进行隔离。

特殊的是，Node， PersistentVolume，StorageClass 等部分资源不属于任何 Namespace。

2、Pod

Kubernetes 集群调度的最小单位，是容器的二次封装。

• 每个 Pod 由一个根容器（Pause）和若干个业务容器组成，业务容器通过根容器共享网络和存储
• 每个 Pod 表示某个应用程序的一个实例

3、Label

标签，用于实现对象的分类和分组。

4、Deployment

无状态控制器，用于管理 Pod 副本。

创建 Deployment 时需要指定两个东西：

• Pod 模版：用于创建 Pod 副本
• Label 标签：用于监控 Pod 副本

5、ReplicaSet

副本集控制器，是 Pod 副本的抽象，用于对 Pod 副本进行伸缩和版本管理。

6、Service

Service 对象将背后的 Pod 聚合在一起，以单一入口的方式对外提供服务。

它定义了 Pod 的访问方式，使得其他应用程序通过 Service 对象即可访问到这些 Pod，而无需关心 Pod 的 IP 地址、端口号等。

• 匹配 Label 标签的 Pod IP 和端口列表组成 Endpoints（负载均衡列表），由 kube-proxy 将服务 IP 负载均衡到这些 Endpoints 上
• 每个 Service 都会自动分配一个 clusterIP（VIP）和 DNS 域名，其他容器可以通过该地址或 DNS 来访问服务，而不需要了解后端应用程序的运行

🔔 关于各类对象的详细概念，请前往官方文档自行查阅：Concepts | Kubernetes

三、组件介绍

1、Master 节点核心组件

• etcd：存储 Kubernetes 集群的后端数据（即集群的状态信息），是一种键值数据库
• kube-apiserver：资源操作的唯一入口，负责 etcd 的所有操作，如注册、发现、安全等
• kube-controller-manager：资源控制中心，负责维护集群的状态，如自动伸缩、滚动更新等
• kube-scheduler：调度 Pod，为 Pod 分配节点并绑定

2、Node 节点核心组件

• kubelet：负责处理 Master 下发到本节点的任务，管理 Pod 和 Pod 内的容器
• container runtime：容器运行时，用于运行容器
• cni 插件：容器运行时接口，提供网络通信服务，如 Flannel 或 Calico
• kube-proxy：负载均衡网络流量，为 Service 对象提供内部服务发现

3、可选组件

• ingress：为 Kubernetes 集群服务提供外网入口
• kube-dns / coredns：为 Kubernetes 集群提供 DNS 服务
• metrics：为 Kubernetes 集群提供资源监控服务
• dashboard：为 Kubernetes 集群提供 GUI 可视化界面

4、组件通信
以 Pod 创建流程为例：

• 用户通过 HTTP REST API（kube-apiserver）提交创建请求
• kube-apiserver 将其写入 etcd
• kube-controller-manager 创建资源
• kube-scheduler 检测到未绑定 Node 节点的 Pod，开始分配 Node 节点并进行绑定
• kube-apiserver 将其写入 etcd
• kubelet 检测到有新的 Pod 调度过来，通过 container runtime 将其运行起来
• kubelet 通过 container runtime 获取 Pod 状态，并更新到 kube-apiserver 中
• kube-apiserver 将其写入 etcd