Cluster
Cluster 是计算、存储和网络资源的集合,Kubernetes 利用这些资源运行各种基于容器的应用。
Master
Master 是 Cluster 的大脑,它的主要职责是调度,即决定将应用放在哪里运行。Master 运行 Linux 操作系统,可以是物理机或虚拟机。为了实现高可用,可以运行多个 Master。Master 运行着如下 Daemon 服务:kube-apiserver、kube-scheduler、kube-controller-manager、etcd 和 Pod 网络(例如 flannel)。
- API Server(kube-apiserver) API Server 提供 HTTP/HTTPS RESTful API,即 Kubernetes API。API Server 是 Kubernetes Cluster 的前端接口,各种客户端工具(CLI 或 UI)以及 Kubernetes 其他组件可以通过它管理 Cluster 的各种资源。
- Scheduler(kube-scheduler) Scheduler 负责决定将 Pod 放在哪个 Node 上运行。Scheduler 在调度时会充分考虑 Cluster 的拓扑结构,当前各个节点的负载,以及应用对高可用、性能、数据亲和性的需求。
- Controller Manager(kube-controller-manager) Controller Manager 负责管理 Controller ,保证 Controller 能正常运行;而 Controller 负责管理 Cluster 各种资源,保证资源处于预期的状态。Controller 有不同的种类 ,包括 replication controller、endpoints controller、namespace controller、serviceaccounts controller 等。不同的 controller 管理不同的资源。例如 replication controller 管理 Deployment、StatefulSet、DaemonSet 的生命周期,namespace controller 管理 Namespace 资源。
- etcd etcd 负责保存 Kubernetes Cluster 的配置信息和各种资源的状态信息。当数据发生变化时,etcd 会快速地通知 Kubernetes 相关组件。
- Pod 网络 Pod 要能够相互通信,Kubernetes Cluster 必须部署 Pod 网络,flannel 是其中一个可选方案。
Node
Node 的职责是运行容器应用。Node 由 Master 管理,Node 负责监控并汇报容器的状态,并根据 Master 的要求管理容器的生命周期。Node 运行在 Linux 操作系统,可以是物理机或者是虚拟机。
Node 是 Pod 运行的地方,运行的 Kubernetes 组件有 kubelet、kube-proxy 和 Pod 网络(例如 flannel)
- kubelet kubelet 是 Node 的 agent,当 Scheduler 确定在某个 Node 上运行 Pod 后,会将 Pod 的具体配置信息(image、volume 等)发送给该节点的 kubelet,kubelet 根据这些信息创建和运行容器,并向 Master 报告运行状态。
- kube-proxy service 在逻辑上代表了后端的多个 Pod,外界通过 service 访问 Pod。service 接收到的请求是如何转发到 Pod 的呢?这就是 kube-proxy 要完成的工作。每个 Node 都会运行 kube-proxy 服务,它负责将访问 service 的 TCP/UDP 数据流转发到后端的容器。如果有多个副本,kube-proxy 会实现负载均衡。
- Pod 网络 Pod 要能够相互通信,Kubernetes Cluster 必须部署 Pod 网络,flannel 是其中一个可选方案。
Pod
Pod 是 Kubernetes 的最小工作单元。每个 Pod 包含一个或多个容器。Pod 中的容器会作为一个整体被 Master 调度到一个 Node 上运行。
Controller
Kubernetes 通常不会直接创建 Pod,而是通过 Controller 来管理 Pod。Controller 中定义了 Pod 的部署特性,比如有几个副本,在什么样的 Node 上运行等。为了满足不同的业务场景,Kubernetes 提供了多种 Controller,包括 Deployment、ReplicaSet、DaemonSet、StatefuleSet、Job 等。
- Deployment :是最常用的 Controller,Deployment 可以管理 Pod 的多个副本,并确保 Pod 按照期望的状态运行。
- ReplicaSet :实现了 Pod 的多副本管理。使用 Deployment 时会自动创建 ReplicaSet,也就是说 Deployment 是通过 ReplicaSet 来管理 Pod 的多个副本,我们通常不需要直接使用 ReplicaSet。
- DaemonSet :用于每个 Node 最多只运行一个 Pod 副本的场景。正如其名称所揭示的,DaemonSet 通常用于运行 daemon。
- StatefuleSet: 能够保证 Pod 的每个副本在整个生命周期中名称是不变的。而其他 Controller 不提供这个功能,当某个 Pod 发生故障需要删除并重新启动时,Pod 的名称会发生变化。同时 StatefuleSet 会保证副本按照固定的顺序启动、更新或删除。
- Job :用于运行一结束就删除的应用。而其他 Controller 中的 Pod 通常是长期持续运行。
Service
Deployment 可以部署多个副本,每个 Pod 都有自己的 IP,Pod 很可能会被频繁地销毁和重启,它们的 IP 会发生变化,用 IP 来访问不太现实。
这时候就需要使用 Service。Kubernetes Service 定义了外界访问一组特定 Pod 的方式。Service 有自己的 IP 和端口,Service 为 Pod 提供了负载均衡。
Kubernetes 运行容器(Pod)与访问容器(Pod)这两项任务分别由 Controller 和 Service 执行。
Namespace
Namespace 可以将一个物理的 Cluster 逻辑上划分成多个虚拟 Cluster,每个 Cluster 就是一个 Namespace。不同 Namespace 里的资源是完全隔离的。
Kubernetes 默认创建了两个 Namespace。
default: 创建资源时如果不指定,将被放到这个 Namespace 中。
kube-system: Kubernetes 自己创建的系统资源将放到这个 Namespace 中。