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Kubernetes 的架构是一个典型的分布式系统架构,主要由以下几个核心组件组成:
Master 节点:
- API Server:Kubernetes 的入口,负责处理所有 REST 请求,并验证和更新集群状态。
- Controller Manager:负责运行各种控制器,如 Node Controller、Replication Controller 等,确保集群的期望状态与实际状态一致。
- Scheduler:负责将 Pod 调度到合适的 Node 上运行。
- etcd:分布式键值存储,用于保存集群的所有配置数据和状态信息。
Node 节点:
- Kubelet:负责与 Master 节点通信,管理 Pod 的生命周期,确保容器按照预期运行。
- Kube Proxy:负责维护节点上的网络规则,实现服务的负载均衡和网络代理。
- Container Runtime:负责运行容器,如 Docker、containerd 等。
附加组件:
- DNS:为集群中的服务提供 DNS 解析。
- Dashboard:提供 Web UI 界面,方便用户管理集群。
- Ingress Controller:管理外部访问集群的流量。
本题详细解读
Master 节点
API Server:API Server 是 Kubernetes 集群的前端接口,所有的客户端请求(如 kubectl、UI、自动化脚本等)都会通过 API Server 进行处理。它负责验证请求的合法性,并将请求转发给相应的组件进行处理。API Server 还负责将集群的状态存储在 etcd 中。
Controller Manager:Controller Manager 是 Kubernetes 的核心控制组件,它包含多个控制器,每个控制器负责监控集群中的某些资源状态,并确保这些资源的状态与用户定义的期望状态一致。例如,Replication Controller 确保指定数量的 Pod 副本始终在运行,Node Controller 负责监控节点的状态并在节点故障时做出响应。
Scheduler:Scheduler 负责将新创建的 Pod 调度到集群中的合适节点上运行。调度器会根据资源需求、亲和性、反亲和性等策略来选择最合适的节点。
etcd:etcd 是一个高可用的键值存储系统,用于保存 Kubernetes 集群的所有配置数据和状态信息。它是 Kubernetes 集群的“大脑”,所有组件都依赖于 etcd 来获取集群的当前状态。
Node 节点
Kubelet:Kubelet 是运行在每个节点上的代理,负责与 Master 节点通信,并确保节点上的容器按照预期运行。Kubelet 会定期向 Master 节点报告节点的状态,并根据 Master 节点的指令启动、停止或重启容器。
Kube Proxy:Kube Proxy 是运行在每个节点上的网络代理,负责维护节点上的网络规则,使得服务可以通过 ClusterIP、NodePort 或 LoadBalancer 等方式对外暴露。Kube Proxy 还负责实现服务的负载均衡。
Container Runtime:Container Runtime 是负责运行容器的底层软件,如 Docker、containerd 等。Kubernetes 通过 CRI(Container Runtime Interface)与不同的容器运行时进行交互。
附加组件
DNS:Kubernetes 集群中的服务通常通过 DNS 名称进行访问。Kubernetes 提供了一个内置的 DNS 服务,用于解析服务名称到对应的 ClusterIP。
Dashboard:Kubernetes Dashboard 是一个基于 Web 的用户界面,允许用户通过图形化界面管理集群中的资源,如 Pod、Service、Deployment 等。
Ingress Controller:Ingress Controller 负责管理外部访问集群的流量。它通常与 Ingress 资源一起使用,允许用户通过 HTTP/HTTPS 访问集群中的服务。
通过以上组件,Kubernetes 能够实现高效的容器编排、自动化部署、扩展和管理,确保应用程序在集群中稳定运行。