K8s集群核心组件全解析:从架构设计到最佳实践

云计算 云原生
随着云原生技术的迅速发展,Kubernetes已成为容器编排领域的事实标准。深入理解K8s核心组件不仅是运维工程师的必备技能,更是架构设计的关键基石。


图片图片

控制平面组件

1. API Server

API Server是整个集群的统一入口,负责处理所有REST API请求。它实现了认证、授权、准入控制等重要安全机制。

高级特性:

• 支持水平扩展

• 提供了Watch机制,支持增量更新

• 实现了RBAC细粒度权限控制

⚠️ 注意事项:在高可用架构中,建议至少部署3个API Server实例,并通过负载均衡确保服务可用性。

2. etcd

etcd是集群的数据库,采用键值对格式存储集群的所有配置信息和状态数据。

核心特性:

• 强一致性(基于Raft协议)

• 提供watch机制

• 支持数据加密存储

⚠️ 注意事项:生产环境中,etcd至少需要3个节点构建高可用集群,并且建议使用SSD存储。

3. Controller Manager

Controller Manager是集群的大脑,负责维护集群的状态,比如故障检测、自动扩展、滚动更新等。

主要控制器:

• ReplicaSet Controller:维护Pod副本数

• Node Controller:管理节点状态

• Endpoint Controller:服务发现相关

• ServiceAccount Controller:管理默认账户

⚠️ 注意事项:不同控制器的循环周期可以通过参数调整,需要根据集群规模合理设置。

4. Scheduler

Scheduler负责Pod的调度决策,通过复杂的算法选择最适合的Node运行Pod。

调度流程:

新建Pod过滤阶段打分阶段绑定阶段Pod运行

核心功能:

• 资源需求和节点资源匹配

• 亲和性/反亲和性调度

• 污点容忍度检查

⚠️ 注意事项:可以通过自定义调度器扩展调度策略,满足特定场景需求。

工作节点组件(Worker Node)

1. Kubelet

Kubelet是每个节点的agent,负责维护容器的生命周期。

核心职责:

• 接收并执行Master的指令

• 管理容器和镜像

• 上报节点和Pod状态

⚠️ 注意事项:建议对Kubelet的资源预留进行合理配置,避免节点资源耗尽。

2. Container Runtime

容器运行时引擎,负责真正的容器创建和管理工作。

支持的运行时:

• Containerd(推荐)

• CRI-O

• Docker(已弃用)

⚠️ 注意事项:建议使用Containerd,它更轻量且性能更好。

3. Kube-proxy

Kube-proxy负责集群的网络代理,实现了Service的抽象。

工作模式:

• iptables(默认)

• IPVS(高性能)

• userspace(已弃用)

⚠️ 注意事项:大规模集群建议使用IPVS模式,性能更好。

 

责任编辑:武晓燕 来源: 架构师修行之路
相关推荐

2024-05-27 00:00:10

KubernetesK8s云原生

2019-09-09 09:53:52

K8s集群架构

2022-02-11 23:11:09

Kubernetes集群容器化

2009-06-22 14:48:21

DRY架构设计

2023-09-07 08:58:36

K8s多集群

2019-04-29 08:41:44

K8S集群节点

2022-09-13 09:04:20

云计算移动办公大数据

2019-05-17 15:16:24

Kubernetes容器集群

2023-10-27 08:39:50

KubernetesK8s

2024-07-22 13:43:31

Kubernetes容器

2024-11-27 16:37:57

2022-06-01 11:14:22

云原生安全架构设计

2023-09-06 08:12:04

k8s云原生

2023-07-04 07:30:03

容器Pod组件

2023-03-05 21:50:46

K8s集群容量

2023-09-03 23:58:23

k8s集群容量

2020-08-07 09:41:00

微服务架构数据

2023-06-08 09:05:55

2020-08-06 08:26:22

Kubernetes架构开发
点赞
收藏

51CTO技术栈公众号