在K8S中，kube-apiserver和kube-scheduler的作用是什么?

在 Kubernetes（K8S）集群中，kube-apiserver 和 kube-scheduler 是 控制平面（Control Plane） 的核心组件，各自承担着至关重要的职责：

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1. kube-apiserver：集群的“神经中枢”和“唯一入口”

• 核心作用： 它是 Kubernetes 集群所有通信和操作的中央枢纽，是唯一直接与分布式键值存储 etcd 交互的组件。
• 关键职责：
  • 暴露 Kubernetes API： 提供 RESTful API 端点（如 /api/v1/pods, /apis/apps/v1/deployments）。所有用户操作（kubectl）、集群组件（Controller Manager, Scheduler, Kubelet）以及外部系统（CI/CD, 监控）都必须通过 kube-apiserver 与集群交互。
  • API 请求处理与验证：
    • 认证（Authentication）： 验证请求者的身份（如客户端证书、Bearer Token、Basic Auth）。
    • 授权（Authorization）： 检查经过认证的用户/服务账号是否有权限执行请求的操作（如 RBAC）。
    • 准入控制（Admission Control）： 在对象持久化到 etcd 之前/之后，执行可配置的、更精细的策略检查和修改（如 ResourceQuota, PodSecurityPolicy, MutatingAdmissionWebhook）。
  • 状态存储与检索： 作为 etcd 的唯一客户端：
    • 将 API 对象（如 Pods, Deployments, Services, ConfigMaps, Secrets）的状态持久化存储到 etcd。
    • 从 etcd 读取并返回请求的集群状态信息。
  • 协调与通知： 监听 etcd 中对象的变化（Watch API），并将这些变化事件广播给其他需要感知状态的组件（如 Controller Manager, Scheduler, Kubelet）。这是控制器模式运行的基础。
  • API 版本转换与默认值填充： 处理不同 API 版本之间的转换，并为创建请求提供默认值。
• 重要性：
  • 单点故障风险最高： 如果 kube-apiserver 不可用，集群将完全无法管理（无法创建/修改资源，控制器无法更新状态）。
  • 性能瓶颈： 所有流量都经过它，其性能和扩展性直接影响整个集群的规模。
  • 安全边界： 是实现集群安全（认证、授权、准入）的核心防线。
• 总结： kube-apiserver 是 Kubernetes 集群的“大门”和“通信中心”，负责 API 暴露、安全控制、状态存储（通过 etcd）和状态变更通知。

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2. kube-scheduler：集群的“智能调度器”

• 核心作用： 为新创建的、尚未分配节点的 Pod 选择最合适的 Node 来运行它们。
• 触发时机： 当 kube-apiserver 监听到 etcd 中出现一个新的、spec.nodeName 为空的 Pod 时，会通知 kube-scheduler 进行调度。
• 调度决策过程（两阶段）：
  1. 过滤（Filtering / Predicates）：
     • 根据 Pod 的资源请求（CPU, Memory, GPU 等）、节点亲和性/反亲和性、污点与容忍度、节点选择器（nodeSelector）、卷需求等约束条件，排除掉不符合要求的节点。
     • 例如：节点剩余 CPU 不足、内存不足、节点有 Pod 不能容忍的污点、Pod 要求节点有特定标签但节点没有等。
  2. 评分（Scoring / Priorities）：
     • 对通过过滤阶段的节点进行打分排序。
     • 考虑因素包括：节点资源平衡（如将 Pod 分散部署到不同节点）、节点亲和性/反亲和性权重、镜像本地性（如果节点已有 Pod 所需镜像则得分高）、节点空闲资源多少等。
     • 选择得分最高的节点作为调度结果。
• 执行调度： 一旦选定节点，kube-scheduler 并不直接运行 Pod。它会通过 kube-apiserver 更新 Pod 对象的 spec.nodeName 字段（即“绑定”操作到该节点），并将这个更新写入 etcd。
• 后续动作： 目标节点上的 kubelet 通过 Watch API 监听到该 Pod 被调度到本节点（即 spec.nodeName 被设置为本节点名），于是开始负责该 Pod 的创建和生命周期管理。
• 可扩展性： 调度策略（过滤规则和评分函数）可以通过编写自定义调度器或扩展 kube-scheduler 来定制。
• 总结： kube-scheduler 是 Kubernetes 集群的“智能调度器”，负责根据资源需求、约束和优化策略，为新 Pod 找到最佳运行位置（Node），从而优化资源利用、满足应用需求并保障集群稳定性。

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两者协作关系图示 (Pod 创建流程示例)

用户 (kubectl create -f pod.yaml)
       |
       v
kube-apiserver (接收请求，认证、授权、准入控制)
       |-- 将 Pod 定义写入 etcd (此时 nodeName 为空)
       |
       v
kube-scheduler (监听到新 Pod)
       |-- 执行调度决策：
       |    1. 过滤节点 (Predicates)
       |    2. 给节点打分 (Priorities)
       |    3. 选择得分最高节点
       |
       v
kube-apiserver (更新 Pod 对象的 spec.nodeName = "selected-node")
       |-- 将更新写入 etcd
       |
       v
目标节点上的 kubelet (监听到该 Pod 被调度到本节点)
       |
       v
kubelet (拉取镜像、创建容器、启动 Pod、报告状态)
       |
       v
kube-apiserver (接收 kubelet 的状态更新并写入 etcd)

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关键区别总结

特性	kube-apiserver	kube-scheduler
核心角色	API 网关、状态存储（通过 etcd）、通信中枢、安全中心	智能调度器
主要职责	暴露 API、处理请求、安全控制、读写 etcd、广播变更	为新 Pod 选择最佳运行节点
交互对象	所有用户、所有集群组件、etcd	主要与 kube-apiserver 交互（监听和更新 Pod）
数据操作	创建、读取、更新、删除所有 K8S 对象	只更新 Pod 的 spec.nodeName 字段
性能/扩展关键点	API 吞吐量、延迟、etcd 性能、高可用部署	调度算法效率、大规模集群下的调度延迟
高可用要求	极高（需多副本部署 + 负载均衡）	较高（多副本运行，但同一时间只有一个处于活跃状态执行调度）

简单来说：

• kube-apiserver 是集群的“前台”和“总机”：所有请求都找它，它负责记录（存到 etcd）并通知相关方。
• kube-scheduler 是“人事分配专员”：当有新人（Pod）报到时，它根据要求和公司（集群）资源情况，决定把新人安排到哪个工位（Node）最合适。