当你创建了一个 Deployment 时,Kubernetes 内部发生了什么?

我们通常使用 kubectl 来管理我们的 Kubernetes 集群。 当我们需要一个 Nginx 服务时,可以使用以下命令来创建:

kubectl create deployment nginx --image nginx

返回:

deployment.apps/nginx created

稍等片刻,一个包含 Nginx 容器的 Pod 就会启动成功。那么在我们执行在上述命令后,Kubernetes 内部发生了什么呢?

核心组件

在介绍内部发生了什么之前,我们首先需要了解一下以下 4 个核心组件在 Kubernetes 集群中的角色和作用:

  • kube-apiserver: Kubernetes API 服务器验证并配置 API 对象的数据, 这些对象包括 pods、services 等。 API 服务器为 REST 操作提供服务,并为集群的共享状态提供前端, 所有其他组件都通过该前端进行交互。

  • kube-controller-manager: 运行控制器进程的控制平面组件。 从逻辑上讲,每个控制器都是一个单独的进程, 但是为了降低复杂性,它们都被编译到同一个可执行文件,并在一个进程中运行,所以它会被称作为 manager。它包含 DeploymentController、ReplicaSetController、JobController 等一系列控制器。

  • kube-scheduler: 控制平面组件,负责监视新创建的、未指定运行节点(node)的 Pods,选择节点让 Pod 在上面运行。 调度决策考虑的因素包括单个 Pod 和 Pod 集合的资源需求、硬件/软件/策略约束、亲和性和反亲和性规范、数据位置、工作负载间的干扰和最后时限。

  • kubelet: 一个在集群中每个节点(node)上运行的代理。 它保证容器(containers)都运行在 Pod 中。 kubelet 接收一组通过各类机制提供给它的 PodSpecs,确保这些 PodSpecs 中描述的容器处于运行状态且健康。

简化的核心过程

在了解上述核心组件的角色后,我们来看一下 Kubernetes 内部到底发生了哪些事情:

  1. 用户通过 kubectl 向 kube-apiserver 发起一个创建 Deployment 对象的请求。

  2. kube-apiserver 在对上述请求进行认证(authn)、授权(authz)、准入控制(admission control)、验证(validation)等一系列操作后,会创建一个 Deployment 对象。

  3. 上述的 Deployment 创建事件,会被 DeploymentController 通过其内部的 DeploymentInformer 监听到,然后根据 DeploymentController 内部设定的逻辑,它将会创建一个 ReplicaSet 对象。源码 syncDeployment

  4. 上述的 ReplicaSet 创建事件,会被 ReplicaSetController 通过其内部的 ReplicaSetInformer 监听到,然后根据 ReplicaSetController 内部设定的逻辑,它将创建一个 Pod 对象,而此时 Pod 的 Spec.nodeName 字段的值为空;源码 syncReplicaSet

  5. 上述的 Pod 创建事件,会被 Scheduler 通过其内部的 PodInformer 监听到,Scheduler 会根据其内部的调度算法,选择一个合适的 Node 节点,例如 node-A,并更新 Pod 的 Spec.nodeName 字段。源码 Schedule

  6. 上述的 Pod 更新事件,会被 node-A 节点上 kubelet 感知到,它会发现自己的 nodeName 和 Pod 的 Spec.nodeName 相匹配,接着 kubelet 将按照一定的步骤顺序启动 Pod 中的容器,并将容器已启动的信息写入 Pod 的 Status 中。源码 syncPod

如上所述,DeploymentController、ReplicaSetController 等许多独立的控制循环都是通过监听 kube-apiserver 上对象的变化进行通信,而这些变化会通过各种 Informer 触发事件,执行其对应的业务逻辑。之所以这么设计,是为了减少对 apiserver 的压力。

kubelet 创建 Pod 的过程

Pod 的创建的过程大体上可以分为 4 个步骤(实际上为 7 步,这里省略了前置的 3 个步骤。源码 SyncPod):

  1. 为 Pod 创建沙盒,即基础设施容器 Infrastructure Container(镜像名称为 k8s.gcr.io/pause),它的主要作用是创建并共享进程命名空间。

  2. 创建 Pod 规格中指定的临时容器 Ephemeral Containers(Alpha 功能,默认不开启),临时容器是一种特殊的容器,该容器在现有 Pod 中临时运行,以便完成用户发起的操作,例如故障排查。 你可以使用临时容器来检查服务,而不是用它来构建应用程序。

  3. 创建 Pod 规格中指定的初始化容器 Init Containers,初始化容器是一种特殊容器,在 Pod 内的应用容器启动之前运行。Init 容器可以包括一些应用镜像中不存在的实用工具和安装脚本。

  4. 依次创建 Pod 规格中指定的常规容器 Containers。

参考

更多

更多经典示例请参考:https://github.com/jxlwqq/kubernetes-examples

posted @ 2021-09-27 11:08  jxlwqq  阅读(218)  评论(0编辑  收藏  举报