集群组件

Kubernetes 集群组件

Kubernetes 主要由以下几个核心组件组成:

  • Etcd:是高可用的 key/value 存储系统,用于持久化存储集群中的所有资源对象,比如:Node,Pod,Serivce,RC,namespace 等。API server 提供了操作 etcd 的封装接口 API,以 Rest 的方式提供,这些 API 基本上都是集群中资源对象的增删改查及监听资源变化的接口,比如创建 Pod、RC,监听 Pod 的变化等接口。API server 是连接其他所有服务组件的中间枢纽。

  • API Server:提供了资源对象的唯一操作入口,其他组件都必须通过它提供的 API 来操作资源数据,通过对相关的资源数据"全量查询" + "变化监听",这些组件可以很"实时"的完成相关的业务功能。比如提交一个新的 Pod 到 API server 中,Controller Manger 可以立即就发现并开始作用。它还有一套完备的安全机制,包括认证、授权及准入控制等相关模块。

  • Controller Manger:集群内部的管理控制中心,主要完成了集群的故障检测和恢复的自动化工作。比如对 RC 定义的 Pod 进行维护;根据 service 和 Pod 的关系,完成服务的 Endpoints 对象的创建和更新;还有 Node 的发现、管理和状态监控,死亡容器所占资源及本地缓存的镜像文件的清理等工作。

  • Scheduler: 集群的调度器,负责 Pod 在集群节点中的调度分配,也负责 Volume(CVI)和网络(CNI)的管理,按照预定的调度策略将 Pod 调度到相应的机器上;

  • Kubelet:负责本地节点上 Pod 的创建、修改、监控、删除等生命周期管理,同时会上报本 Node 的状态信息到 API server。

  • Kube-proxy:实现 Service 的代理及软件模式的负载均衡器。

  • Kubectl:集群内部的客户端可以直接使用 kubectl 命令管理集群;集群外的客户端需要使用 kubectl Porxy 进行反向代理来访问 API server。

  • cAdvisor: 在 Node 节点运行的 Kubelet 服务中内嵌了一个 cAdvisor 服务,cAdvisor 是谷歌的开源项目,用于实时监控 Docker 上运行的容器的性能指标。

组件通信

Kubernetes 多组件之间的通信原理为 apiserver 负责 etcd 存储的所有操作,且只有 apiserver 才直接操作 etcd 集群。apiserver 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 apiserver 进行通信。controller manager、scheduler、kube-proxy 和 kubelet 等均通过 apiserver 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 apiserver 的 REST API 进行。apiserver 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:

用户通过 REST API 创建一个 Pod,apiserver 将其写入 etcd。scheduluer 检测到未绑定 Node 的 Pod,开始调度并更新 Pod 的 Node 绑定,kubelet 检测到有新的 Pod 调度过来,通过 container runtime 运行该 Pod,kubelet 通过 container runtime 取到 Pod 状态,并更新到 apiserver 中。

端口号

Master node(s)

Protocol

Direction

Port Range

Purpose

TCP

Inbound

6443*

Kubernetes API server

TCP

Inbound

8080

Kubernetes API insecure server

TCP

Inbound

2379-2380

etcd server client API

TCP

Inbound

10250

Kubelet API

TCP

Inbound

10251

kube-scheduler healthz

TCP

Inbound

10252

kube-controller-manager healthz

TCP

Inbound

10253

cloud-controller-manager healthz

TCP

Inbound

10255

Read-only Kubelet API

TCP

Inbound

10256

kube-proxy healthz

Worker node(s)

Protocol

Direction

Port Range

Purpose

TCP

Inbound

4194

Kubelet cAdvisor

TCP

Inbound

10248

Kubelet healthz

TCP

Inbound

10249

kube-proxy metrics

TCP

Inbound

10250

Kubelet API

TCP

Inbound

10255

Read-only Kubelet API

TCP

Inbound

10256

kube-proxy healthz

TCP

Inbound

30000-32767

NodePort Services**