Kubernetes 组件介绍

Components Glance

• Control Plane Components

  • kube-apiserver
  • etcd
  • kube-scheduler: 主要将新创建没有分配 node 的 pod 分配到可用的 node 上
  • kube-controller-manager
    • NodeController
    • ReplicationController
    • ReplicaSet
    • Deployment
    • DaemonSet
    • StatefulSet
    • JobController
    • CronJobController
    • EndpointSliceController
    • ServiceAccountController
  • cloud-controller-manager：提供对接云厂商的 api 接口
    • NodeController：管理节点
    • ServiceController：管理 load balancers
    • RouteController: 配置基于云基础设施的路由

• Node Components

  • kubelet
  • kube-proxy
  • container-runtime

• Addons

  • DNS
  • Web Ui Dashboard
  • Container Resource Monitoring
  • Cluster Level Logging
  • Network Plugins

控制器

内置控制器

1. 无状态应用

   • 通用场景
     • RC
     • RS
     • Deployment
   • 特殊场景
     • 批处理任务：任务运行成功，即返回状态码 0
       • Job
       • CronJob
     • 每个 Node 有且仅有一个
       • DaemonSet
     • 自动扩缩容
       • HPA，根据给定配置，配合 RC、RS、Deployment，动态扩缩副本数量

2. 有状态应用

   • StatefulSet

自定义控制器

Kubernetes 开发

• VPA，根据给定配置，动态调整 Pod 中运行的 Container 对应的 Cpu，Memory 等资源使用（目前还是实验阶段）double check

内置控制器

StatefulSet

适用于为了解决有状态服务的问题（对应 Deployments 和 ReplicaSets 是为了无状态服务而设计）

1. 稳定持久化存储，即 pod 重新调度后还能访问到相同的持久化数据，基于 PVC 实现
2. 稳定的网络标识，即 pod 重新调度后其 Podname 和 Hostname 不变，基于 Headless Service（即没有 Cluster IP 的 Service）实现
3. 有序部署，有序扩展，即 Pod 是有顺序的，在部署或者扩展的时候能够根据定义的顺序依次进行（即从 0 到 N-1，在下一个 Pod 运行之前所有之前创建的 Pod 必须满足 Running 和 Ready 状态），基于 init containers¹ 来实现。
4. 有序收缩，有序删除，即从 N-1 到 0，与有序部署，有序扩展相反

DaemonSet

适用于为了确保全部（或者一些）Node 上运行一个 Pod 副本。当有 Node 加入集群时，也会为他们新增一个 Pod。当有 Node 从集群移除时，这些 Pod 也会被回收。删除 DaemonSet 将会删除它创建的所有 Pod。具体应用：

1. 运行集群存储 daemon 服务，例如在每个 Node 上运行 glusterd，ceph 等
2. 运行日志收集 daemon 服务，如在每个 Node 上运行 fluentd，logstash 等
3. 运行监控 daemon 服务，如在每个 Node 上运行 Prometheus Node Exporter 等

Job

适用于仅执行一次或多次的任务，比如批处理，数据备份，当备份完成，回收 Pod；也能保证批处理任务的一个 Pod 或多个 Pod 成功结束，比如冗余备份。

CronJob

适用于基于时间的 Job，同 Linux cronjob，如：

1. 在给定时间仅执行一次
2. 周期性的在给定时间点执行

网络通信模式

分类

• 同 Pod 间不同 container 互相访问：通过回还网卡（lo）
• 不同 Pod 间互相访问
  • 同物理机：通过 docker0 网桥互相访问，效率仅次于 lo
  • 不同物理机：如 Flannel，利用 udp 对网络数据包的二次封装，效率最次
• SVC 网络与 Pod 间的通信

网络隔离

通过 namespace network 进行隔离

具体应用案例

1. Flannel 使用 udp 协议对网络数据包的二次封装（三层网络通信，因为隔离了广播域，所以网络冲突几乎为 0，但效率可能较差），加上 network overlay，实现的扁平化网络

2. 思科开发的组件

3. 其他方式 比如通过路由表转发，或者通过广播域实现不同进程间的通信（二层网络通信，效率可能较高，但是网络冲突可能增大）