Kubernetes架构解析：从Docker到分布式集群

"带着问题学Kubernetes架构" Kubernetes（K8S）是基于容器技术的分布式集群管理系统，由谷歌开发，旨在高效管理大规模容器化应用。相比于简单的Docker使用，K8S的复杂性主要源于其分布式架构和众多组件，以及对谷歌镜像的依赖，这增加了在国内搭建环境的难度。 在K8S架构中，集群由多个Node节点组成，其中包含一个Master节点和若干个工作节点。Master节点是整个集群的控制中心，它负责管理和协调整个集群的运作。Master上的关键组件包括： 1. **kube-apiserver**：这个进程提供RESTful API接口，是集群内外所有组件进行数据交互的核心。它维护了集群的状态，并实现安全策略，确保数据安全。 2. **kube-controller-manager**：这是控制循环的运行平台，执行各种控制器操作，如节点控制器、复制控制器等，以保持集群的期望状态。 3. **kube-scheduler**：负责将Pod智能地调度到合适的Node上。它根据预定义的策略选择最佳的Node，以满足Pod的资源需求和约束。 在工作节点（Node）上，主要运行以下组件： 1. **kubelet**：这个组件是Master与Node之间的代理，它确保Pod按照Master的指示在Node上运行，同时报告Node的健康状况。 2. **container runtime**：通常是Docker，用于实际创建和管理容器。K8S支持多种运行时，如CRI-O和Containerd。 3. **kube-proxy**：处理网络规则，确保服务在集群内的网络通信。 在K8S中，Pod是最基本的部署单元，它可以包含一个或多个容器，这些容器共享网络命名空间，允许它们通过localhost互相通信。为了实现网络共享，每个Pod会启动一个特殊的pause容器，它的网络配置作为其他容器的基础。 Pod的调度过程是由kube-scheduler完成的。它综合考虑各种因素，如资源需求、亲和性/反亲和性规则、节点健康状况等，通过一系列复杂的调度算法，确定Pod的最佳宿主Node。一旦决策做出，kube-apiserver将更新Pod的分配信息，kubelet接收到此信息后会在目标Node上创建Pod。 此外，K8S还有其他关键组件和服务，如etcd（存储集群状态）、kube-proxy（实现服务发现和网络策略）、Ingress Controller（处理外部流量进入集群）等，共同构建了一个强大的容器编排系统。 学习K8S，需要理解其核心概念、组件职责以及它们如何协同工作。掌握这些，将有助于解决实际的分布式系统管理和运维挑战。