如何实现K8s集群架构与高可用解析

这篇文章将为大家详细讲解有关如何实现K8s集群架构与高可用解析，文章内容质量较高，因此小编分享给大家做个参考，希望大家阅读完这篇文章后对相关知识有一定的了解。

基本工作过程

Kubernetes 的核心工作过程：

• 资源对象：Node、Pod、Service、Replication Controller 等都可以看作一种资源对象

• 操作：通过使用 kubectl 工具，执行增删改查

• 存储：对象的目标状态(预设状态)，保存在 etcd 中持久化储存;

• 自动控制：跟踪、对比 etcd 中存储的目标状态与资源的当前状态，对差异资源纠偏，自动控制集群状态。

Kubernetes 实际是：高度自动化的资源控制系统，将其管理的一切抽象为资源对象，大到服务器 Node 节点，小到服务实例 Pod。

Kubernetes 的资源控制是一种声明+引擎的理念：

• 声明：对某种资源，声明他的目标状态

• 自动：Kubernetes 自动化资源控制系统，会一直努力将该资源对象维持在目标状态。

架构(物理+逻辑)

Kubernetes 集群，是主从架构：

• Master：管理节点，集群的控制和调度

• Node：工作节点，执行具体的业务容器

下述几个组件，都是独立的进程，每个进程都是 Go 语言编写，实际部署 Kubernetes 集群，就是部署这些程序。

Master节点：

• kube-apiserver

• kube-controller-manager

• kube-scheduler

• Node节点：

• kubelet

• kube-proxy

具体，2 种角色的节点，需要运行的进程和职责不同，详细描述如下。

Master 管理节点：管理整个 Kubernetes 集群，接收外部命令，维护集群状态。

• apiserver： Kubernetes API Server

• 集群控制的入口

• 资源的增删改查，持久化存储到 etcd

• kubectl 直接与 API Server 交互，默认端口 6443。

• etcd: 一个高可用的 key-value 存储系统

• 作用：存储资源的状态

• 支持 Restful 的API。

• 默认监听 2379 和 2380 端口(2379提供服务，2380用于集群节点通信)(疑问：集群节点，是说 etcd 的集群? Master  集群?)

• scheduler： 负责将 pod 资源调度到合适的 node 上。

• 调度算法：根据 node 节点的性能、负载、数据位置等，进行调度。

• 默认监听 10251 端口。

• controller-manager: 所有资源的自动化控制中心

• 每个资源，都对应有一个控制器(疑问：作用是什么?)

• controller manager 管理这些控制器

• controller manager 是自动化的循环控制器

• Kubernetes 的核心控制守护进程，默认监听10252端口。(疑问：为什么有监听段口感?)

补充说明：

scheduler和controller-manager都是通过apiserver从etcd中获取各种资源的状态，进行相应的调度和控制操作。

Node 节点：Master 节点，将任务调度到 Node 节点，以 docker 方式运行;当 Node 节点宕机时，Master 会自动将 Node  上的任务调度到其他 Node 上。

• kubelet: 本节点Pod的生命周期管理，定期向Master上报本节点及Pod的基本信息

• Kubelet是在每个Node节点上运行agent

• 负责维护和管理所有容器：从 apiserver 接收 Pod 的创建请求，启动和停止Pod

• Kubelet不会管理不是由Kubernetes创建的容器

• 定期向Master上报信息，如操作系统、Docker版本、CPU、内存、pod 运行状态等信息

• kube-proxy：集群中 Service 的通信以及负载均衡

• 功能：服务发现、反向代理。

• 反向代理：支持TCP和UDP连接转发，默认基于Round Robin算法将客户端流量转发到与service对应的一组后端pod。

• 服务发现：使用 etcd 的 watch  机制，监控集群中service和endpoint对象数据的动态变化，并且维护一个service到endpoint的映射关系。(本质是：路由关系)

• 实现方式：存在两种实现方式，userspace 和 iptables。

• userspace：在用户空间，通过kuber-proxy实现负载均衡的代理服务，是最初的实现方案，较稳定、效率不高;

• iptables：在内核空间，是纯采用iptables来实现LB，是Kubernetes目前默认的方式;

• runtime：一般使用 docker 容器，也支持其他的容器。

集群的高可用

Kubernetes 集群，在生产环境，必须实现高可用：

1. 鸿蒙官方战略合作共建——HarmonyOS技术社区

2. 实现Master节点及其核心组件的高可用;

3. 如果Master节点出现问题的话，那整个集群就失去了控制;

具体的 HA 示意图：

上述方式可以用作 HA，但仍未成熟，据了解，未来会更新升级 HA 的功能.

具体工作原理：

• etcd 集群：部署了3个Master节点，每个Master节点的etcd组成集群

• 入口集群：3个Master节点上的APIServer的前面放一个负载均衡器，工作节点和客户端通过这个负载均衡和APIServer进行通信

• pod-master保证仅是主master可用，scheduler、controller-manager 在集群中多个实例只有一个工作，其他为备用

关于如何实现K8s集群架构与高可用解析就分享到这里了，希望以上内容可以对大家有一定的帮助，可以学到更多知识。如果觉得文章不错，可以把它分享出去让更多的人看到。