K8S架構原理及其工作流程

2020-09-05 DevOps筆記

K8S

容器編排系統

容器編排系統需要滿足的條件：

  1. 服務註冊，服務發現
  2. 負載均衡
  3. 配置、存儲管理
  4. 健康檢查
  5. 自動擴縮容
  6. 零宕機

K8S整體架構圖


K8S整體架構

Kubernetes採用主從分布式架構，包括Master（主節點）、Worker（從節點或工作節點），以及客戶端命令行工具kubectl和其它附加項。

K8S Master


Master架構圖

etcd保存了整個集群的狀態，CoreOS提供(用戶期望狀態)。K/V存儲，只能存儲Api Server中支持的數據範式存儲；

Api Server提供了資源操作的唯一入口，並提供認證、授權、訪問控制、API註冊和發現等機制；

controller負責維護集群的狀態，比如故障檢測、自動擴展、滾動更新等（確保用戶期望狀態與實際運行狀態一致）；

scheduler負責資源的調度，按照預定的調度策略將Pod調度到相應的機器上，pod是調度的最小單位；

K8S Node


Node架構圖

kubelet：會監控Api Server上的資源變動，若變動與自己有關係，kublet就去執行任務；定期向master會報節點資源使用情況。

kube-proxy：實現service的抽象，為一組pod抽象的服務提供統一接口並提供負載均衡。

POD創建過程


POD創建時序圖

1、用戶提交創建POD請求

2、API Server 處理用戶請求，存儲Pod數據到Etcd

3、Schedule通過和 API Server的監聽機制，查看到新的pod，嘗試為Pod綁定Node

4、過濾主機：調度器用一組規則過濾掉不符合要求的主機，比如Pod指定了所需要的資源，那麼就要過濾掉資源不夠的主機

5、主機打分：對第一步篩選出的符合要求的主機進行打分，在此階段，調度器會考慮一些整體優化策略，比如把一個Replication Controller的副本分布到不同的主機上，使用最低負載的主機等

6、選擇主機：選擇得分最高的主機，進行binding操作，結果存儲到Etcd中

7、kubelet根據調度結果執行Pod創建操作：綁定成功後，會啟動container, docker run, scheduler會調用API Server的API在etcd中創建一個bound pod對象，描述在一個工作節點上綁定運行的所有pod信息。運行在每個工作節點上的kubelet也會定期與etcd同步bound pod信息，一旦發現應該在該工作節點上運行的bound pod對象沒有更新，則調用Docker API創建並啟動pod內的容器

8、POD創建完成

K8S各組件工作流程


工作流程

①運維人員向kube-apiserver發出指令（我想幹什麼，我期望事情是什麼狀態）

②api響應命令,通過一系列認證授權,把pod數據存儲到etcd,創建deployment資源並初始化。(期望狀態）

③controller通過list-watch機制,監測發現新的deployment,將該資源加入到內部工作隊列,發現該資源沒有關聯的pod和replicaset,啟用deployment controller創建replicaset資源,再啟用replicaset controller創建pod。

④所有controller被創建完成後.將deployment,replicaset,pod資源更新存儲到etcd。

⑤scheduler通過list-watch機制,監測發現新的pod,經過主機過濾、主機打分規則,將pod綁定(binding)到合適的主機。

⑥將綁定結果存儲到etcd。

⑦kubelet每隔 20s(可以自定義)向apiserver通過NodeName 獲取自身Node上所要運行的pod清單.通過與自己的內部緩存進行比較,新增加pod。

⑧kubelet創建pod。

⑨kube-proxy為新創建的pod註冊動態DNS到CoreOS。給pod的service添加iptables/ipvs規則，用於服務發現和負載均衡。

⑩controller通過control loop（控制循環）將當前pod狀態與用戶所期望的狀態做對比，如果當前狀態與用戶期望狀態不同，則controller會將pod修改為用戶期望狀態，實在不行會將此pod刪掉，然後重新創建pod。

後記

本文是對K8S架構原理及其工作流程的一個匯總，可能會不好理解，但是在學習K8S過程中，這個是跳不過去的，讓我們一起努力吧！

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