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Kubernetes 提供了一个抽象层#xff0c;是用户可以在屋里或虚拟环境中部署容器化应用#xff0c;提供以容器为中心的基础架构。
Kubernetes的控制平面和工作节点都有什么组建#xff1f; 分别有什么作用#xff1f;
1.1 Kubernetes控制平面和工作节点的组件及…一、 概览
Kubernetes 提供了一个抽象层是用户可以在屋里或虚拟环境中部署容器化应用提供以容器为中心的基础架构。
Kubernetes的控制平面和工作节点都有什么组建 分别有什么作用
1.1 Kubernetes控制平面和工作节点的组件及其作用
控制平面组件
控制平面组件负责管理集群的全局决策如调度以及检测和响应集群事件。 kube-apiserver Kubernetes API的前端所有组件通信的枢纽公开了Kubernetes API使内部和外部组件可以与集群交互设计为水平扩展可运行多个实例 etcd 一致且高可用的键值存储存储所有集群数据如配置、状态等作为Kubernetes的真相来源 kube-scheduler 监视新创建的、未分配节点的Pod根据资源需求、亲和性/反亲和性、污点/容忍等选择最佳节点决定Pod放置在哪个节点上运行 kube-controller-manager 运行多个控制器进程例如 节点控制器管理节点状态副本控制器维护正确数量的Pod副本端点控制器连接Service与Pod服务账户和令牌控制器创建默认账户和API访问令牌 cloud-controller-manager可选 嵌入特定云平台逻辑的控制器允许Kubernetes代码与云提供商代码分离包含节点控制器、路由控制器、服务控制器等
工作节点组件
工作节点组件在每个节点上运行维护运行中的Pod并提供Kubernetes运行环境。 kubelet 在每个节点上运行的主要节点代理确保容器按照PodSpec的描述运行管理由Kubernetes创建的容器的生命周期通过API服务器注册节点并报告节点和Pod状态 kube-proxy 维护节点上的网络规则允许从集群内部或外部与Pod通信实现Kubernetes Service概念处理虚拟IP地址到Pod IP的转发支持负载均衡 容器运行时 负责运行容器的软件Kubernetes支持多种运行时如 containerdCRI-ODocker Engine其他符合CRI (Container Runtime Interface) 的实现
此外集群中通常还会部署一些附加组件如CoreDNS用于DNS服务、Dashboard用于Web界面等这些组件增强了集群的功能性。 1.2 目录结构
正在收集工作区信息# Kubernetes目录结构概述
从提供的工作区信息中可以看到Kubernetes项目的主要目录结构如下
顶层目录
api/ - 包含API规范和OpenAPI文档build/ - 构建脚本和工具cluster/ - 集群部署脚本cmd/ - 可执行命令入口点docs/ - 项目文档hack/ - 开发辅助脚本pkg/ - 核心代码库plugin/ - 插件代码staging/ - 分阶段发布的独立仓库test/ - 测试代码和工具third_party/ - 第三方代码vendor/ - 依赖库
重要的子目录
staging/
这是特别重要的目录包含已分离成独立仓库的代码包。这些代码最终会作为独立的 k8s.io/ 仓库发布例如
k8s.io/apik8s.io/apimachineryk8s.io/client-gok8s.io/kubectl等20多个子项目
kubectl 目录
从提供的信息中可以看到 kubectl 相关代码位于 staging/src/k8s.io/kubectl 目录中包含对资源进行描述的 describe 包。
OpenAPI 规范
api/openapi-spec 目录包含 Kubernetes API 的 OpenAPI 规范定义了 x-kubernetes-group-version-kind 和 x-kubernetes-action 等扩展。
构建系统
Kubernetes 提供了两种环境构建方式
本地 Go 环境Docker 容器环境推荐提供一致的构建环境
构建产物输出到 _output/ 目录主要包括二进制文件和Docker镜像。
总结
Kubernetes 代码库是一个大型项目使用模块化结构组织代码。核心功能被分解到不同的子模块中这些子模块最终会发布为独立的仓库便于其他项目引用。构建系统提供了一致的环境来编译和测试代码。 Kubernetes 层次架构
1. 物理架构层
控制平面Control Plane
API Server: 所有组件的通信中枢etcd: 分布式键值存储Controller Manager: 控制器管理Scheduler: 调度决策
工作节点Worker Nodes
Kubelet: 节点代理Container Runtime: 容器运行时Kube-proxy: 网络代理
2. 逻辑架构层
基础抽象层
Node: 计算节点抽象Container: 容器抽象Pod: 最小部署单元
控制器抽象层
ReplicaSet: 副本控制Deployment: 部署控制StatefulSet: 有状态应用DaemonSet: 守护进程集Job/CronJob: 任务控制
应用配置层
ConfigMap: 配置管理Secret: 敏感信息Volume: 存储卷
服务访问层
Service: 服务发现和负载均衡Ingress: 外部访问入口
3. 接口层
API 层级
/api/v1 (核心API组)
/apis/apps/v1 (命名API组)
/apis/batch/v1
/apis/networking.k8s.io/v1扩展接口
CRD: 自定义资源定义Admission Webhooks: 准入控制API Aggregation: API聚合层
4. 功能层
集群管理
节点管理资源配额命名空间隔离
应用管理
部署管理配置管理状态管理
网络管理
Pod网络Service网络集群网络策略
存储管理
持久化存储临时存储存储类
5. 安全层
认证
X.509 证书Bearer TokenService Account
授权
RBACABACNode/Webhook
准入控制
ValidatingWebhookMutatingWebhook
这种分层架构使得 Kubernetes:
高度模块化易于扩展解耦合度高职责划分清晰维护性好
每一层都专注于特定的功能通过标准接口相互协作共同构建了一个完整的容器编排平台。 构建过程
二、 Kubernetes 核心数据结构
2.1 Kubernetes API 的层次结构
Kubernetes API 采用了分层的设计架构主要分为以下几个层次
1. API GroupsAPI 组
API Groups 是相关 API 的集合便于扩展和演进。主要分为两类 核心组Core Group也称为 Legacy Group 路径/api/v1包含Pod、Service、Node 等核心对象 命名组Named Groups 路径/apis/$GROUP_NAME/$VERSION例如 apps/v1 (Deployments, StatefulSets)batch/v1 (Jobs, CronJobs)networking.k8s.io/v1 (Ingress)
2. API 版本Versions
每个 API Group 可以存在多个版本
/apis/apps/v1 # 稳定版
/apis/apps/v1beta1 # 测试版
/apis/apps/v1alpha1 # 实验版版本命名规则
alpha: 不稳定可能有重大变化beta: 相对稳定可能有小的变化GA/stable: 稳定版本向后兼容
3. API 资源Resources
每个 API Group 和 Version 下包含多个资源类型
/apis/apps/v1/deployments
/apis/apps/v1/statefulsets
/apis/apps/v1/daemonsets4. API 对象结构
所有 API 对象都遵循相同的结构
apiVersion: GROUP/VERSION # 如 apps/v1
kind: RESOURCE_TYPE # 如 Deployment
metadata: # 元数据name: my-deploymentnamespace: default
spec: # 规约...
status: # 状态...5. 常见 API Groups 核心组 (/api/v1) PodServiceConfigMapSecretNamespaceNode apps (/apis/apps/v1) DeploymentStatefulSetDaemonSetReplicaSet batch (/apis/batch/v1) JobCronJob networking.k8s.io (/apis/networking.k8s.io/v1) IngressNetworkPolicy rbac.authorization.k8s.io (/apis/rbac.authorization.k8s.io/v1) RoleRoleBindingClusterRoleClusterRoleBinding
6. API 扩展机制
Kubernetes 提供了两种扩展 API 的机制 CustomResourceDefinitions (CRDs) 允许用户定义自己的资源类型无需修改 Kubernetes 源码 API Aggregation 允许在集群中运行自定义 API 服务器更灵活但实现更复杂
这种分层结构使得 Kubernetes API
易于扩展支持版本控制便于管理不同成熟度的功能提供清晰的组织结构 Kubernetes 常用对象及其分组
1. 核心组 (Core Group - v1)
位于 /api/v1 路径下
# 基础对象
- Pod # 最小部署单元
- Service # 服务发现和负载均衡
- ConfigMap # 配置管理
- Secret # 敏感信息
- Namespace # 命名空间
- Node # 节点
- PersistentVolume # 持久卷
- PersistentVolumeClaim # 持久卷声明2. apps 组 (/apis/apps/v1)
用于管理应用部署和扩展
# 工作负载对象
- Deployment # 无状态应用部署
- StatefulSet # 有状态应用部署
- DaemonSet # 守护进程集
- ReplicaSet # 副本集控制3. batch 组 (/apis/batch/v1)
用于批处理和定时任务
# 任务相关对象
- Job # 一次性任务
- CronJob # 定时任务4. networking.k8s.io 组 (/apis/networking.k8s.io/v1)
网络相关资源
# 网络对象
- Ingress # 入口控制器
- NetworkPolicy # 网络策略
- IngressClass # Ingress类别5. rbac.authorization.k8s.io 组 (/apis/rbac.authorization.k8s.io/v1)
角色基于访问控制
# 权限控制对象
- Role # 角色
- RoleBinding # 角色绑定
- ClusterRole # 集群角色
- ClusterRoleBinding # 集群角色绑定6. storage.k8s.io 组 (/apis/storage.k8s.io/v1)
存储相关资源
# 存储对象
- StorageClass # 存储类
- VolumeAttachment # 卷附加7. autoscaling 组 (/apis/autoscaling/v2)
自动扩缩容
# 扩缩容对象
- HorizontalPodAutoscaler # 水平Pod自动扩缩容
- VerticalPodAutoscaler # 垂直Pod自动扩缩容8. policy 组 (/apis/policy/v1)
策略相关
# 策略对象
- PodDisruptionBudget # Pod中断预算示例用法
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: nginx-deployment
spec:replicas: 3selector:matchLabels:app: nginxtemplate:metadata:labels:app: nginxspec:containers:- name: nginximage: nginx:1.14.2常见使用模式 基础部署 Deployment Service ConfigMapStatefulSet Service PVCDaemonSet ConfigMap 网络访问 Service IngressNetworkPolicy 权限控制 ServiceAccount Role RoleBindingClusterRole ClusterRoleBinding 存储方案 PV PVC StorageClass
这些对象通过API Server进行管理使用kubectl命令行工具或其他客户端进行操作。每个对象都有其特定的用途和最佳实践组合使用可以构建完整的应用系统。
