Kubernetes组件介绍

一、api-server

基本概念

该端口默认值为6443，可通过启动参数“--secure-port”的值来修改默认值。
默认IP地址为非本地（Non-Localhost）网络端口，通过启动参数“--bind-address”设置该值。
该端口用于接收客户端、dashboard等外部HTTPS请求。
用于基于Tocken文件或客户端证书及HTTP Base的认证。
用于基于策略的授权。

kubernetes API测试：

curl --cacert /etc/kubernetes/ssl/ca.pem -H "Authorization: Bearer ${TOKEN}" https://127.0.0.1:6443

curl 127.0.0.1:6443/       #返回所有的API列表

curl 127.0.0.1:6443/apis    #分组API

curl 127.0.0.1:6443/api/v1   #带具体版本号的API

curl 127.0.0.1:6443/version  #API版本信息

curl 127.0.0.1:6443/healthz/etcd   #与etcd的心跳监测

curl 127.0.0.1:6443/apis/autoscaling/v1   #API的详细信息

curl 127.0.0.1:6443/metrics   #指标数据

API的版本：

Alpha：预览版，可能包含bug或错误，后期版本会修复且不兼容之前的版本，不建议使用。

Beta：测试版,如storage.k8s.io/v1beta1,该版本可能存在不稳定或者潜在的bug，不建议生产使用

v1: 稳定版，如apps/v1，经过验证的stable版本，可以生产环境使用

二、kube-scheduler

官网介绍：

https://kubernetes.io/zh/docs/reference/command-line-tools-reference/kube-scheduler/

Kubernetes 调度器是一个控制面进程，负责将 Pods 指派到节点上。

通过调度算法为待调度Pod列表的每个Pod从可用Node列表中选择一个最适合的Node，并将信息写入etcd中。node节点上的kubelet通过API Server监听到kubernetes Scheduler产生的Pod绑定信息，然后获取对应的Pod清单，下载Image，并启动容器。

调度策略：

LeastRequestedPriority：优先从备选节点列表中选择资源消耗最小的节点（CPU+内存）。

CalculateNodeLabelPriority：优先选择含有指定Label的节点。

BalancedResourceAllocation：优先从备选节点列表中选择各项资源使用率最均衡的节点。

三、controller-manager

官网介绍：

https://kubernetes.io/zh/docs/reference/command-line-tools-reference/kube-controller-manager

kube-controller-manager：Controller Manager还包括一些子控制器(副本控制器、节点控制器、命名空间控制器和服务账号控制器等)，控制器作为集群内部的管理控制中心，负责集群内的Node、Pod副本、服务端点（Endpoint）、命名空间（Namespace）、服务账号（ServiceAccount）、资源定额（ResourceQuota）的管理，当某个Node意外宕机时，Controller Manager会及时发现并执行自动化修复流程，确保集群中的pod副本始终处于预期的工作状态。

controller-manager控制器每间隔5秒检查一次节点的状态。

如果controller-manager控制器没有收到自节点的心跳，则将该node节点被标记为不可达。

controller-manager将在标记为无法访问之前等待40秒。

如果该node节点被标记为无法访问后5分钟还没有恢复，controller-manager会删除当前node节点的所有pod并在其它可用节点重建这些pod。

pod高可用机制:

node monitor period: 节点监视周期,5s

node monitor grace period: 节点监视器宽限期,40s

pod eviction timeout: pod驱逐超时时间,5m

四、kube-proxy

官网信息：

https://kubernetes.io/zh/docs/reference/command-line-tools-reference/kube-proxy/

kube-proxy：Kubernetes网络代理运行在node上，它反映了node上Kubernetes API中定义的服务，并可以通过一组后端进行简单的TCP、UDP和SCTP流转发或者在一组后端进行循环TCP、UDP和SCTP转发，用户必须使用apiserver API 创建一个服务来配置代理，其实就是kube-proxy通过在主机上维护网络规则并执行连接转发来实现Kubernetes服务访问。

kube-proxy运行在每个节点上，监听API Server中服务对象的变化，再通过管理IPtables或者IPVS规则来实现网络的转发。

Kube-Proxy 不同的版本可支持三种工作模式：

UserSpace：k8s v1.1之前使用,k8s 1.2及以后就已经淘汰

IPtables : k8s 1.1版本开始支持，1.2开始为默认

IPVS: k8s 1.9引入到1.11为正式版本，需要安装ipvsadm、ipset 工具包和加载 ip_vs 内核模块

使用iptables模式请求转发图：

使用ipvs模式请求转发图：

IPVS相对IPtables效率会更高一些，使用IPVS模式需要在运行Kube-Proxy的节点上安装ipvsadm、ipset工具包和加载ip_vs内核模块，当Kube-Proxy以 IPVS代理模式启动时，Kube-Proxy将验证节点上是否安装了IPVS模块，如果未安装，则Kube-Proxy将回退到IPtables代理模式。

使用IPVS模式，Kube-Proxy会监视Kubernetes Service对象和Endpoints，调用宿主机内核Netlink接口以相应地创建IPVS规则并定期与Kubernetes Service对象Endpoints对象同步IPVS规则，以确保IPVS状态与期望一致，访问服务时，流量将被重定向到其中一个后端 Pod,IPVS使用哈希表作为底层数据结构并在内核空间中工作，这意味着IPVS可以更快地重定向流量，并且在同步代理规则时具有更好的性能，此外，IPVS为负载均衡算法提供了更多选项，例如：rr (轮询调度)、lc (最小连接数)、dh (目标哈希)、sh (源哈希)、sed (最短期望延迟)、nq(不排队调度)等。

配置使用IPVS及指定调度算法：

官网示例：

https://kubernetes.io/zh/docs/reference/config-api/kube-proxy-config.v1alpha1/#ClientConnectionConfiguration

如果k8s集群需要修改调度算法，则每个节点kube-proxy-config都需要修改

cat /var/lib/kube-proxy/kube-proxy-config.yaml

kind: KubeProxyConfiguration

apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1

bindAddress: 172.16.0.120

clientConnection:

  kubeconfig: "/etc/kubernetes/kube-proxy.kubeconfig"

clusterCIDR: "10.224.0.0/16"

conntrack:

  maxPerCore: 32768

  min: 131072

  tcpCloseWaitTimeout: 1h0m0s

  tcpEstablishedTimeout: 24h0m0s

healthzBindAddress: 172.16.0.120:10256

hostnameOverride: "172.16.0.120"

metricsBindAddress: 172.16.0.120:10249

mode: "ipvs"  #指定使用ipvs及调度算法

ipvs:

  scheduler: sh

会话保持：service（svc）yaml文件中修改

定义1800s内将同一个客户端请求都转发到某个固定的pod

[root@master01 ~]# kubectl edit svc nginx-deployment  #编辑SVC配置文件

spec:

  clusterIP: 10.105.139.198

  externalTrafficPolicy: Cluster

  ports:

  - nodePort: 30401

    port: 8080

    protocol: TCP

    targetPort: 80

  selector:

    run: nginx-deployment

  sessionAffinity: ClientIP

  sessionAffinityConfig:

  clientIP:

    timeoutSeconds: 1800

  type: NodePort

五、kubelet

官网介绍：

https://kubernetes.io/zh/docs/reference/command-line-tools-reference/kubelet/

kubelet是运行在每个worker节点的代理组件，它会监视已分配给节点的pod，具体功能如下：

向master汇报node节点的状态信息
接受指令并在Pod中创建 docker容器
准备Pod所需的数据卷
返回pod的运行状态
在node节点执行容器健康检查

六、kubectl

官网链接：

https://kubernetes.io/zh/docs/reference/kubectl/kubectl/

是一个通过命令行对kubernetes集群进行管理的客户端工具。

七、etcd

kubernetes官网介绍：

https://kubernetes.io/zh/docs/tasks/administer-cluster/configure-upgrade-etcd/

etcd官网：

https://etcd.io/

etcd github项目

https://github.com/etcd-io/etcd #github

etcd 是CoreOS公司开发目前是Kubernetes默认使用的key-value数据存储系统，用于保存 kubernetes的所有集群数据，etcd支持分布式集群功能，生产环境使用时需要为etcd数据提供定期备份机制。

八、DNS：

官网链接：

https://kubernetes.io/zh/docs/tasks/administer-cluster/dns-custom-nameservers/

目前使用的DNS空间主要是coredns，在以往的历史版本使用的是sky-dns（已被淘汰）

DNS组件负责为整个集群的pod提供DNS解析服务，从而实现服务之间的访问。可以为集群中的service（SVC）创建一个域名ip的对应关系。也可以为pod提供一个外部网络访问的一个DNS服务解析

九、Pod概念

Pod分为自主式Pod和控制器管理的Pod

自主式Pod：不被控制器管理的Pod，一旦Pod崩溃，则无法自动拉起。

控制器管理的Pod：被控制器所管理的Pod

注意：Pod 内的容器之间端口不能冲突，容器间通过Pod可以互相访问

Pod代表一个deployment单元：a single instance of an application in Kubernetes。

运行单个容器的Pod：将pod看作是单个容器的包装器，kubernetes不直接管理容器，而是管理pods。

运行多个容器的Pod：pod可以将多个容器封装一个单个应用。pod中的多个容器作为整体调度到集群中同一物理机或虚拟机上。pod中多个容器共享资源和依赖项，彼此通信。

pod将这些容器、网络资源和存储资源作为一个单一的可管理实体包装在一起。每个pod分配唯一的ip地址，pod中容器共享netns，包括ip地址和port端口。多个容器之间使用localhost通信。当pod中容器与其他pod通信，需要使用共享的网络资源。pod可以使用多个volume，pod中所有容器都可以访问这些卷。

例如：web容器提供文件共享，另外一个容器负责更新文件内容。

Pod是Kubernetes的最重要的概念，每一个pod都有一个特殊的被称为“根容器”的Pause容器。Pause容器对应的镜像属于Kubernetes平台的一部分，除了Pause容器，每个Pod还包含一个或多个紧密相关的用户业务容器。通过pause容器，把其他业务容器加入到Pause容器里面，让所有业务容器在同一名称空间内，可以实现网络共享。

Pod status

ContainerCreating 正在创建

Running 正在运行

Completed 运行完成

Error 运行错误

CrashLoopBackOff 重新创建

ErrImagePull 获取镜像错误

ImagePullBackOff 重新获取镜像

Pending 正在等待某个条件

container states

Waiting: 等待某个条件满足变成Running状态，例如下载镜像，更新secrets等。

通过describe pod查看message和reason详细信息。

Running: 容器正在运行，没有问题。同时记录Running开始时间。

Terminated: 容器运行完成，也有可能是运行失败终止

restartPolicy，针对pod中所有容器生效。

Always，除了running状态，其他状态总是重启，默认值。

OnFailure，失败了才重启。

Never，从不重启。

imagePullPolicy，镜像下载策略。

Always，总是从仓库下载镜像，默认值。

Never，只使用本地镜像，不下载。

IfNotPresent，优先使用本地镜像，如果没有才从仓库下载镜像。

以上是kubernetes的基组件介绍。如果对你有帮助或有建议疑问可以评论区留言！