一文秒懂K8S原理最全详解（走过路过不要错过)

K8S(Kubernetes)是云原生最核心的内容，也是云计算的未来，下满我就全面来详解K8S的原理

K8S

K8S是Kubernetes的缩写，是“google”开发的容器编排平台，主要用于：自动化应用程序的部署、扩展、和管理。

如下图所示：

主要解决：

• 容器编排：Kubernetes的核心作用，是对容器进行编排；
• 自动化部署：以及，Kubernetes还能够自动部署容器化应用；
• 容器调度：以及，根据资源需求、和策略，可以智能调度容器，到适当的节点上运行；
• 自动扩展：Kubernetes支持自动扩展功能，能够根据需求，动态调整应用资源...等功能。

总之，K8S为容器化应用程序提供了一个全面的管理层，确保应用程序在集群环境中的可伸缩性、和稳定性。

Kubernetes原理

Kubernetes架构组件，包括：多个关键组件，比如：Master主组件、和工作节点组件......等等。

如下图所示：

最核心的组件，包括图上的：主节点（Master Node）组件、以及工作节点（Worker Node）组件...等。

主节点（Master Node）组件，又会包含：apiserver、scheduler、controller...等组件，下面我分别详解@mikechen

Master主节点架构组件

Master节点，负责：管理、和控制整个Kubernetes集群，包含多个组件：apiserver、scheduler、controller...等组件。

如下图所示：

1.API Server

API Server，是Kubernetes的前端，负责：处理RESTful API请求（如：kubectl....命令），并将这些请求分发给其他组件进行处理。

如下图所示，黄色框：

API Server是所有操作的入口，提供集群的统一接口。

比如：统一进行身份认证、授权、API验证、和集群状态的持久化........等功能。

2.键值存储etcd

Kubernetes 使用 etcd 存储所有集群的元数据、和状态信息。

比如，包括：配置信息、状态信息、服务发现信息......等。

kube-apiserver 通过读写 etcd 来管理集群的状态信息，其他组件通过 kube-apiserver 访问 etcd 中的数据。

etcd 通过使用 Raft 协议，来实现分布式一致性，确保数据在多个节点之间的一致性。

3.ControllerManager

Controller Manager负责：执行集群的后台任务，包括：节点控制、副本控制、端点控制、和服务账号控制等。

Controller Manager包含一堆“控制器”，包括：节点控制器、复制控制器、端点控制器、和服务控制器...等。

如下图所示：

• 节点控制器：负责监视节点的健康状况，发现失效节点并进行恢复/或清理；
• 复制控制器：确保系统中，总是有预期数量的 Pod 副本在运行；
• 端点控制器：填充服务和 Pod 之间的关联信息，使服务能够正确找到它们所需要的 Pod；
• 服务控制器：负责创建、和更新集群内部的服务负载均衡器，（比如：创建云负载均衡器）。

4.Scheduler

Scheduler根据资源需求、策略和约束条件，选择合适的节点运行Pod。

以及，基于资源需求、策略限制、数据位置、工作负载间隔...等标准来做调度决策。

工作节点架构组件

在Kubernetes的工作节点（Worker Node）中，有几个关键组件，它们共同负责运行实际的应用工作负载。

如下图所示，绿色框：

上图右侧的绿框就是Kubernetes工作节点，包含如下组件：

1.Kubelet

Kubelet是 Kubernetes 中的主要节点代理，运行在每个节点上，负责确保容器在 Pod 中运行，并且健康。

核心功能：

• Pod 创建与管理：负责拉取容器镜像并创建、运行、和管理容器；
• 健康检查：执行 Pod 和容器的探针（liveness、readiness。。。。。），以确保它们的健康状态；
• 日志管理：收集、和管理容器的日志。

2.Container Runtime

Container Runtime：分别用于管理容器运行、和镜像，是实际负责拉取容器镜像、启动和停止容器的底层。

Kubernetes支持多种容器运行时，包括：Docker、containerd、和CRI-O.....等。

3.Kube-proxy

kube-proxy 负责：在每个节点上实现 Kubernetes 服务的网络代理，主要处理：网络流量的转发、和负载均衡。

比如：设置iptables、或ipvs规则，来实现服务之间的通信、和负载分配。

4.Pod

Pod是Kubernetes的最小部署单元，如下图所示：

Pod是一个、或多个容器的集合，这些容器共享存储、网络、和运行环境。

每个 Pod ，通常包含：一个主要容器、和一些辅助容器。

并且，Pod 内的容器可以共享数据卷，用于数据持久化、和共享。

以及，通过添加、和删除 Pod 副本，轻松地水平扩展应用程序。

这些组件和概念共同协作，构成了 Kubernetes 的基础架构，使得它能够高效地管理和编排容器化应用。

K8S的应用

K8S的应用非常的广泛，比如最典型的包括：

1、微服务架构

Kubernetes 非常适合运行微服务架构的应用程序，通过：服务发现、负载均衡、和自动扩展.....来管理复杂的微服务部署。

2、DevOps

Kubernetes 支持 CI/CD 管道，简化了应用程序的构建、测试/和部署过程，促进了 DevOps 实践。

3、混合云和多云策略

通过一致的 API 和配置管理，Kubernetes 支持跨多个云提供商、和本地环境的应用程序部署，促进混合云、和多云策略的实现。

4、大数据和机器学习

Kubernetes ，还可以管理大数据处理任务，以及机器学习模型的训练、和推理，支持弹性计算资源的分配。

以上