在K8S中，集群相关组件有哪些?

当然可以。一个标准的 Kubernetes 集群由一组机器（称为节点）组成，这些机器被划分为控制平面（Control Plane）（主节点）和工作节点（Worker Nodes）。

下面的图表清晰地展示了集群的核心组件及其协作关系：

flowchart TD subgraph ControlPlane[控制平面 / Master Node] A[API Server] B[etcd] C[Scheduler] D[Controller Manager] E[Cloud Controller Manager] end subgraph WorkerNode[工作节点 / Worker Node] F[Kubelet] G[Kube-Proxy] H[Container Runtime<br>e.g., containerd] end I[Pod] J[Pod] K[Pod] A <-..-> B A <-..-> C A <-..-> D A <-..-> E A <-..-> F F <-..-> G F <-..-> H F --> I F --> J F --> K

以下是每个组件的详细说明：

一、控制平面 (Control Plane) / Master Node

控制平面是集群的大脑，负责管理集群的全局决策（如调度）、检测和响应集群事件。

  1. kube-apiserver

    • 角色：集群的前端和唯一入口。所有内部组件（如控制平面其他组件、kubelet）以及外部用户（通过 kubectl）都必须通过 API Server 来查询、操作集群的状态。
    • 功能：它是 RESTful API 的实现，处理认证、授权、校验请求，并对数据（存储在 etcd 中）进行增删改查。
    • 关键点：为了高可用，可以部署多个 kube-apiserver 实例进行负载均衡。

  2. etcd

    • 角色：Kubernetes 的大脑核心和唯一的数据持久化存储。
    • 功能：一个高可用的、强一致性的键值（Key-Value）数据库。集群的所有状态数据（如节点信息、Pod 信息、配置、密钥等）都安全地存储在 etcd 中。
    • 关键点：确保 etcd 的数据安全和高可用性至关重要，通常需要为其配置备份策略和多个实例。

  3. kube-scheduler

    • 角色：集群的调度大师。
    • 功能：监听 API Server 是否有尚未被调度到某个节点上的新 Pod（spec.nodeName 为空的 Pod）。然后根据一系列调度规则（如资源请求、亲和性/反亲和性、节点标签等）为这个 Pod 选择一个最合适的节点。
    • 关键点：调度决策只决定 Pod 在哪个节点运行，并不实际启动 Pod。

  4. kube-controller-manager

    • 角色：运行着一系列控制器的守护进程，这些控制器是集群的自动化大脑。
    • 功能：每个控制器都是一个独立的控制循环，通过 API Server 监听集群的状态，并努力将其调整到期望状态。常见的控制器包括：
      • 节点控制器（Node Controller）：负责在节点出现故障时进行通知和响应。
      • 副本控制器（Replication Controller）：确保 Pod 的副本数量始终符合 ReplicaSet 的期望值。
      • 端点控制器（Endpoints Controller）：填充 Endpoints 对象（将 Service 连接到 Pod）。
      • 服务账户和令牌控制器（Service Account & Token Controllers）：为新的命名空间创建默认账户和 API 访问令牌。

  5. cloud-controller-manager （可选，主要用于云环境）

    • 角色：用于将集群与云服务商的 API 对接。
    • 功能：它将原本存在于 kube-controller-manager 中与特定云平台相关的逻辑（如负载均衡器、存储卷、节点路由等）剥离出来，允许核心的 Kubernetes 代码更加云无关。
    • 包含的控制器：
      • 节点控制器：用于向云平台查询节点是否终止。
      • 路由控制器：用于在云基础设施中配置路由。
      • 服务控制器：用于创建、更新和删除云提供商提供的负载均衡器。

二、工作节点 (Worker Nodes)

工作节点是真正运行应用程序容器的工作负载节点。

  1. kubelet

    • 角色：节点上的代理，是控制平面和节点之间的桥梁。
    • 功能：它监听 API Server 上分配给本节点的 Pod 规格（PodSpecs），并确保这些 Pod 中描述的容器健康运行。它管理容器的生命周期（启动、停止、重启），并定期向控制平面报告节点和 Pod 的状态。
    • 关键点：kubelet 不管理非由 Kubernetes 创建的容器。

  2. kube-proxy

    • 角色：节点上的网络代理，负责Service 概念的实现。
    • 功能：通过在节点上维护网络规则（如 iptables 或 IPVS），实现服务的负载均衡和将流量正确路由到后端的 Pod。例如，当你访问一个 Service 的 IP 时，是 kube-proxy 将流量转发到某个健康的 Pod 上。

  3. 容器运行时 (Container Runtime)

    • 角色：负责真正运行容器的软件。
    • 功能：它从镜像仓库拉取镜像，并根据 PodSpec 中的描述启动和停止容器。Kubernetes 通过 容器运行时接口（CRI） 与各种运行时交互。
    • 常见运行时：containerd（目前最主流）、CRI-O、Docker Engine（已弃用）。

三、插件 (Addons)

插件是实现集群特定功能的 Pod 和 Service，通常部署在 kube-system 命名空间。

  • DNS：例如 CoreDNS，为集群内的 Service 提供 DNS 记录，使得 Pod 可以通过服务名而不是 IP 地址互相发现。
  • CNI 网络插件：例如 Calico、Flannel、Cilium 等，负责实现 Kubernetes 的网络模型，为 Pod 分配 IP 地址并确保 Pod 间通信。
  • Dashboard：提供基于 Web 的图形化用户界面（GUI）来管理集群。
  • Ingress Controller：例如 Nginx Ingress Controller、Traefik，提供七层负载均衡，将外部流量路由到集群内部的服务。
  • 监控与日志：例如 Metrics Server（用于 kubectl top 命令）、Prometheus、Fluentd。

希望这个详细的解释能帮助你全面理解 Kubernetes 集群的构成！

posted @ 2025-08-28 13:41  天道酬勤zjh  阅读(3)  评论(0)    收藏  举报