k8s工作原理（chrono《kubernetes入门实战课》笔记整理）

 【架构理解】

k8s可以编排容器，也可以对服务器进行监管。在k8s，不会区分dev（开发人员）和ops（运维人员），而是devops（提倡开发时就要考虑运维，运维也要尽早开始考虑如何对应用进行运维监控）。

k8s采用了“控制面/数据面”架构，集群里的计算机称为“节点（node）”，可以是实体机，也可以是虚拟机，少量的节点作为控制面板执行几群的管理维护工作，即master node，简称为master。其他的大部分节点都被划在数据面，用来跑业务应用，叫做worker node，简称为worker或者node。node的数量非常多，构成了一个资源池，k8s就在池子里分配资源，调度应用。节点在集群中，可以根据需要随时做增加删除。通过使用命令kubectl get node：查看当前节点。如下可以看到只有master node，没有worker node，这是因为worker并不是必须的，集群规模小，工作负载少的时候，master可以承担worker的工作，就只有一个节点，它既作为master，也是worker；

下图中，可以看到平时我们都是通过kubectl执行命令，它就类似k8s的客户端工具，用来操作k8s，但它位于集群之外。

 【节点内部的结构】

k8s内部有很多的模块，这些模块可以分为组件（component）和插件（addon）两类。组件是必不可少的，插件是锦上添花的附属功能，没有也不影响K8S的正常运行。

master节点：有4个组件，apiserver、etcd、scheduler、controller-manager。

apiserver：是k8s系统的唯一入口，对外公开了一些列的restful api，并且加上了验证、授权等功能，所有组件都只能和它通信，就是k8s的联络员；

etcd：是一个高可用的分布式key-value数据库，用来持久化存储系统里各种资源对象和状态，是k8s的配置管理员。它至于apiserver有直接联系，也就是任何组件想读取它数据都要通过apiserver；

scheduler：负责容器的编排工作，检查节点的资源状态，把POD调度到最合适的节点去运行，相当于部署人员。因为节点和pod信息都存储在etcd里，所以scheduler必须通过apiserver才能获得；

controller-manager：负责维护容器和节点等资源的状态，实现故障检测、服务迁移、应用伸缩等，相当于运维监控人员。同样是通过apiserver才能或许etcd的信息。

这4个组件，已经被容器化了，运行在几群的pod里，可以用kubectl查看，注意要带上对应的namespace，这样可以清晰看到这个ns下有哪些pod。

worker节点：的组件有3个，kubelet、kube-proxy、container-runtime。这些组件搜集到信息后，就会发送给master节点的组件，这样master节点的组件才能做好管理调度。

kubelet：是worker node的代理，负责管理worker相关的绝大部分操作，只有它能与apiserver通信，实现状态报告、命令下发、启停容器等功能，相当于worker的小管家；

kube-proxy：是node的网络代理，只负责管理容器的网络通信，就是为pod转发TCP/UDP包；

container-runtime：是容器和镜像的实际使用者，在kubelet的指挥下创建容器，管理pod的生命周期，是干活的苦力。这里注意，由于k8s的定位是容器编排平台，所以她没有先定container-runtime必须是docker，完全可以替换成任何符合标准的其他容器运行时，比如containerd、CRI-O等，只不过实验中我们用的是docker。

这3个组件只有kube-proxy被容器化了，这是因为kubelet因为必须要管理整个节点，容器化会限制他的能力，所以它必须在container-runtime之外运行。

整体流程：

1、每个节点（node）上的kubelet会定期想apiserver上报节点状态，apiserver再存到etcd；

2、每个节点（node）上的kube-proxy实现了TCP/UDP反向台历，让容器对外提供稳定的服务；

3、scheduler通过apiserver得到当前的节点状态，调度POD，然后apiserver下发命令，给某个node的kubelet，kubelet调用container-runtime启动容器；

4、controller-manager也通过apiserver得到实时的节点状态，监控可能的异常情况，再使用相应的手段去调节恢复；

插件：有了以上组件，已经是一个可以正常运行的k8s集群了，但是要想达到好用易用的目的，还需要使用插件。使用minikube addons list，可以查看插件列表。常用的有DNS（集群里实现了域名解析，通过使用域名，而不使用ip来互相通信）和dashboard（输入命令minikube dashboard打开，就是界面化展示仪表盘）。

【本节整理】