在K8S中，主节点的作用是什么？

在 Kubernetes（K8S）中，主节点（Master Node） 是集群的控制中心，负责管理整个集群的状态、调度决策、API 访问和安全策略。它不运行用户的应用容器（Pod），而是运行一系列关键的控制平面（Control Plane）组件，确保集群的稳定运行和自动化管理。

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主节点的核心作用

1. 集群管理与协调

• 全局大脑：主节点是集群的决策中心，所有集群级别的操作（如创建/删除资源、扩缩容、更新配置）都通过主节点协调。
• 状态存储：通过 etcd 存储集群的所有持久化状态（如 Pod、Service、Node 等对象的状态），确保数据一致性和高可用性。

2. API 暴露与访问控制

• 唯一入口：kube-apiserver 组件运行在主节点上，提供 Kubernetes RESTful API，是所有用户（kubectl）、工作节点（Kubelet）和其他组件访问集群的唯一入口。
• 安全网关：处理认证（Authentication）、授权（Authorization）和准入控制（Admission Control），确保集群操作的安全合规。

3. 资源调度

• 智能调度器：kube-scheduler 组件监听未调度的 Pod，根据资源需求、节点负载、亲和性规则等策略，选择最优工作节点运行 Pod。

4. 集群状态维护

• 控制器管理：kube-controller-manager 运行一系列控制器（Controller），持续监控集群状态并驱动其向期望状态收敛：
  • 节点控制器（Node Controller）：监控节点健康状况（如宕机时标记 NotReady）。
  • 副本控制器（Replication Controller）：确保 Deployment/ReplicaSet 的 Pod 副本数符合预期。
  • 服务控制器（Service Controller）：管理 Service 与 Endpoints 的映射关系。
  • 其他控制器（如命名空间控制器、服务账号控制器等）。

5. 网络策略与通信管理

• 网络规则：控制平面组件（如 kube-controller-manager）负责配置 Service 的负载均衡规则（通过 Cloud Provider 或 kube-proxy）。
• DNS 服务：CoreDNS 通常部署在主节点上，为集群提供域名解析服务（如 my-svc.my-namespace.svc.cluster.local）。

6. 高可用与容灾

• 多主节点架构：生产集群通常部署多个主节点（通过负载均衡暴露 API），避免单点故障：
  • etcd 以分布式集群运行，保障数据一致性（Raft 协议）。
  • kube-apiserver 可水平扩展，多个副本同时服务。
  • kube-scheduler 和 kube-controller-manager 采用领导者选举机制，同一时间仅一个副本处于活跃状态。

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主节点核心组件

组件	作用
kube-apiserver	集群 API 入口，处理所有操作请求并读写 etcd。
etcd	分布式键值数据库，存储集群所有状态数据（唯一数据源）。
kube-scheduler	为新创建的 Pod 选择最优工作节点。
kube-controller-manager	运行各类控制器，确保集群实际状态与期望状态一致。
cloud-controller-manager	（可选）对接云厂商 API，管理节点、路由、负载均衡等云资源。

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主节点 vs 工作节点

特性	主节点（Master Node）	工作节点（Worker Node）
角色	控制平面（集群管理）	数据平面（运行业务负载）
运行组件	kube-apiserver, etcd, scheduler, controller-manager	kubelet, kube-proxy, 容器运行时（如 containerd）
运行业务 Pod	❌ 一般不运行用户 Pod（可通过污点禁止调度）	✅ 运行用户 Pod
高可用要求	✅ 需多副本部署	⚠️ 可扩展但非必须

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为什么主节点至关重要？

1. 单点故障风险：主节点宕机将导致集群无法管理（无法创建/修改资源），但已运行的 Pod 通常不受影响（工作节点仍继续运行容器）。
2. 安全核心：所有认证、授权策略由主节点执行，一旦被攻破，集群将完全失控。
3. 调度决策：无主节点则新 Pod 无法调度，自动扩缩容（HPA）等功能失效。

💡 生产环境建议：

• 至少部署 3 个主节点以实现高可用（奇数台避免脑裂）。
• 使用负载均衡器暴露 kube-apiserver。
• 为主节点设置 node-role.kubernetes.io/control-plane:NoSchedule 污点，禁止用户 Pod 调度。

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总结

主节点是 Kubernetes 集群的“指挥中心”，负责：
✅ 提供集群 API 入口和安全控制
✅ 存储全局状态（通过 etcd）
✅ 调度 Pod 到工作节点
✅ 通过控制器维护集群状态
✅ 保障集群高可用与自动化运维

理解主节点的作用，是掌握 Kubernetes 架构设计的核心基础！