Kubernetes 核心组件

介绍 Kubernetes 架构以及核心组件，包括

• 架构原理
• 设计理念
• 核心组件
• etcd
• kube-apiserver
• kube-scheduler
• kube-controller-manager
• kubelet
• kube-proxy
• kube-dns
• Federation
• kubeadm
• hyperkube
• kubectl

Kubernetes 主要由以下几个核心组件组成:

• etcd 保存了整个集群的状态；
• API Server 提供了资源操作的唯一入口，并提供认证、授权、访问控制、API 注册和发现等机制；
• Controller Manager 负责维护集群的状态，比如故障检测、自动扩展、滚动更新等；
• Scheduler 负责资源的调度，按照预定的调度策略将 Pod 调度到相应的机器上；
• Kubelet 负责维护容器的生命周期，同时也负责 Volume（CVI）和网络（CNI）的管理；
• Container Runtime 负责镜像管理以及 Pod 和容器的真正运行（CRI）；
• Kube-proxy 负责为 Service 提供 cluster 内部的服务发现和负载均衡；

组件通信

Kubernetes 多组件之间的通信原理为

• API Server 负责 etcd 存储的所有操作，且只有 API Server 才直接操作 etcd 集群
• API Server 对内（集群中的其他组件）和对外（用户）提供统一的 REST API，其他组件均通过 API Server 进行通信
  • Controller Manager、Scheduler、Kube-proxy 和 Kubelet 等均通过 API Server watch API 监测资源变化情况，并对资源作相应的操作
  • 所有需要更新资源状态的操作均通过 API Server 的 REST API 进行
• API Server 也会直接调用 Kubelet API（如 logs, exec, attach 等），默认不校验 Kubelet 证书，但可以通过 --kubelet-certificate-authority 开启（而 GKE 通过 SSH 隧道保护它们之间的通信）

比如典型的创建 Pod 的流程为

1. 用户通过 REST API 创建一个 Pod
2. API Server 将其写入 etcd
3. Scheduluer 检测到未绑定 Node 的 Pod，开始调度并更新 Pod 的 Node 绑定
4. Kubelet 检测到有新的 Pod 调度过来，通过 Container Runtime 运行该 Pod
5. Kubelet 通过 Container Runtime 取到 Pod 状态，并更新到 API Server 中

端口号

Master node(s)

Worker node(s)

参考文档

• Master-Node communication
• Core Kubernetes: Jazz Improv over Orchestration
• Installing kubeadm