kubernetes介绍

kubernetes架构

 

 Master 控制节点

master是集群的控制节点,每个集群都至少要有一个Master管理和控制集群。所有执行的命令都在Master上运行。Master要独立部署在一台服务器上(为了解决单点故障,至少需要三台)

Master节点运行了三个重要进程:

1)kube-apiserver  提供Restful风格的接口,是kubernetes所有资源的增、删、改、查操作的唯一入口,也是控制集群的唯一入口
(2)kube-controller-manager  负责容器的编排,所有资源对象的自动化控制中心
(3)kube-scheduler  负责资源调度

还有一个分布式键值数据库etcd,用于保存所有资源对象的数据。集群的持久化数据由kube
-apiserver处理后保存在etcd中

Node 计算节点

在kubernetes集群中,Master节点会分配Docker容器到Node节点。当Node节点宕机时,Master节点会将故障Node节点的工作转移到其他健康节点。

(1)kubelet  Node节点上的核心组件,管理本机运行容器的生命周期,例如:负责Pod对应容器的创建、启停、Pod挂载数据卷、下载secret、获取容器和节点状态等工作。

  • kubelet与Docker容器交互,交互时所依赖的接口为CRI(Container Runtime Interface)。这个接口隔离了各个容器引擎之间的差异。通过OCI与Linux系统交互,CRI把创建容器请求翻译为Linux系统调用
  • kubelet 还通过 gRPC 协议同一个叫作 Device Plugin 的插件进行交互。这个插件,是 Kubernetes 项目用来管理 GPU 等宿主机物理设备的主要组件
  • kubelet通过CNI(Container Networking Interface)和 CSI(Container Storage Interface)实现调用网络插件和存储插件为容器配置网络和持久化存储

(2)kube-proxy  实现kubernetes Service的通信和负载均衡(四层)

(3)Docker-Engine  负责容器的创建和管理工作

OCI

Open Container Initiative(开放容器计划),是由多家公司共同成立的项目,并由linux基金会进行管理,致力于container runtime的标准的制定和runc的开发等工作。

所谓container runtime,主要负责的是容器的生命周期的管理。oci的runtime spec标准中对于容器的状态描述,以及对于容器的创建、删除、查看等操作进行了定义。

runc

是对于OCI标准的一个参考实现,是一个可以用于创建和运行容器的CLI(command-line interface)工具。runc直接与容器所依赖的cgroup/linux kernel等进行交互,负责为容器配置cgroup/namespace等启动容器所需的环境,创建启动容器的相关进程。

为了兼容oci标准,docker也做了架构调整。将容器运行时相关的程序从docker daemon剥离出来,形成了containerd。Containerd向docker提供运行容器的API,二者通过grpc进行交互。containerd最后会通过runc来实际运行容器。

containerd

kubernetes与容器

kubernetes在初期版本里,就对多个容器引擎做了兼容,因此可以使用docker、rkt对容器进行管理。以docker为例,kubelet中会启动一个docker manager,通过直接调用docker的api进行容器的创建等操作。

在k8s 1.5版本之后,kubernetes推出了自己的运行时接口api--CRI(container runtime interface)。cri接口的推出,隔离了各个容器引擎之间的差异,而通过统一的接口与各个容器引擎之间进行互动。

与oci不同,cri与kubernetes的概念更加贴合,并紧密绑定。cri不仅定义了容器的生命周期的管理,还引入了k8s中pod的概念,并定义了管理pod的生命周期。在kubernetes中,pod是由一组进行了资源限制的,在隔离环境中的容器组成。而这个隔离环境,称之为PodSandbox。在cri开始之初,主要是支持docker和rkt两种。其中kubelet是通过cri接口,调用docker-shim,并进一步调用docker api实现的。

如上文所述,docker独立出来了containerd。kubernetes也顺应潮流,孵化了cri-containerd项目,用以将containerd接入到cri的标准中。

cri-containerd

为了进一步与oci进行兼容,kubernetes还孵化了cri-o,成为了架设在cri和oci之间的一座桥梁。通过这种方式,可以方便更多符合oci标准的容器运行时,接入kubernetes进行集成使用。可以预见到,通过cri-o,kubernetes在使用的兼容性和广泛性上将会得到进一步加强。

kubelet

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