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Kubernetes作为一个高度自动化的资源控制系统,其核心在于通过跟踪和比较etcd中保存的"资源期望状态"与当前环境的"实际资源状态"之差异来实现自动控制和自动纠错。这个特性使得Kubernetes能够在资源状态发生变化时,自动触发相应的控制流程,以确保集群始终处于预期状态。
在Kubernetes集群中,Master节点承担着集群管理和控制的重任。它通常运行在独立的物理机器或虚拟机上,是整个集群的"首脑",一旦Master节点失效,集群的所有控制命令都将无法执行。
Master节点上运行着以下关键进程:
Kubernetes API Server (kube-apiserver):作为Kubernetes资源操作的唯一入口,它提供了一个HTTP REST接口,处理所有资源的增删改查操作,也是集群控制的主要入口。
Controller Manager (kube-controller-manager):负责管理和控制Kubernetes中的所有资源对象,可以视为资源的"大总管"。
Scheduler (kube-scheduler):负责资源调度工作,类似于公交车站的调度室,确保每个Pod能够在最适合的节点上运行。
此外,Master节点还运行一个etcd Server进程,用于存储Kubernetes集群的所有资源数据。
除了Master节点,Kubernetes集群中的其他节点称为Node节点。Node节点负责运行用户的业务应用,Master节点通过向Node节点分配工作负载来实现集群的扩展和负载均衡。当某个Node节点失效时,Master节点会自动将其上的工作负载迁移到其他节点上。
Node节点上运行的关键进程包括:
kubelet:负责管理Node节点上的Pod和容器,协同Master节点执行集群管理任务。
kube-proxy:实现Kubernetes服务的通信和负载均衡机制。
Docker Engine (docker):负责Node节点上的容器创建和管理。
Node节点可以动态加入集群,只要节点上已正确配置并启动上述关键进程。kubelet进程会定期向Master节点汇报节点的状态和资源信息,Master节点则基于这些信息进行资源调度和负载均衡。
Pod是Kubernetes中最重要的资源单元,通常包含一个Pause容器和多个业务容器。Pause容器的作用是为Pod整体提供共享的资源,如IP地址和挂载的存储Volume,确保多个容器能够高效协作。
统一管理接口:通过Pause容器,Kubernetes能够统一管理多个容器的状态,避免了单个容器失效导致整个应用中断的问题。
资源共享:Pod内的多个容器共享Pause容器的IP地址和挂载的存储Volume,简化了业务容器之间的通信和文件共享问题。
网络隔离:每个Pod都有一个唯一的IP地址,Pod内的容器与集群内其他Pod容器可以直接通信,确保网络通信的灵活性和稳定性。
Pod可以分为两种类型:
普通Pod:一旦创建,Pod会被存储在etcd中,并通过Master节点调度到适当的Node上运行。
静态Pod:Pod的定义文件存储在特定Node上的文件中,仅在该Node上运行,不依赖于Master节点的调度。
每个Pod还可以为其资源分配设置CPU和Memory的限额,目前支持的资源限额类型包括CPU(以核心数为单位)和Memory。
通过对Master、Node和Pod等核心组件的理解,我们可以更好地掌握Kubernetes集群的运行机制和管理方式。
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