K8s集群核心组件全解析：从架构设计到最佳实践

K8s集群核心组件全解析：从架构设计到最佳实践

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/sD7O95O/article/details/144859813

随着云原生技术的迅速发展，Kubernetes已成为容器编排领域的事实标准。深入理解K8s核心组件不仅是运维工程师的必备技能，更是架构设计的关键基石。本文将从控制平面组件到工作节点组件，全面解析Kubernetes集群的核心组件及其功能。

控制平面组件

1. API Server

API Server是整个集群的统一入口，负责处理所有REST API请求。它实现了认证、授权、准入控制等重要安全机制。

高级特性：

• 支持水平扩展
• 提供了Watch机制，支持增量更新
• 实现了RBAC细粒度权限控制

⚠️ 注意事项：在高可用架构中，建议至少部署3个API Server实例，并通过负载均衡确保服务可用性。

2. etcd

etcd是集群的数据库，采用键值对格式存储集群的所有配置信息和状态数据。

核心特性：

• 强一致性（基于Raft协议）
• 提供watch机制
• 支持数据加密存储

⚠️ 注意事项：生产环境中，etcd至少需要3个节点构建高可用集群，并且建议使用SSD存储。

3. Controller Manager

Controller Manager是集群的大脑，负责维护集群的状态，比如故障检测、自动扩展、滚动更新等。

主要控制器：

• ReplicaSet Controller：维护Pod副本数
• Node Controller：管理节点状态
• Endpoint Controller：服务发现相关
• ServiceAccount Controller：管理默认账户

⚠️ 注意事项：不同控制器的循环周期可以通过参数调整，需要根据集群规模合理设置。

4. Scheduler

Scheduler负责Pod的调度决策，通过复杂的算法选择最适合的Node运行Pod。

调度流程：

新建Pod
过滤阶段
打分阶段
绑定阶段
Pod运行  

核心功能：

• 资源需求和节点资源匹配
• 亲和性/反亲和性调度
• 污点容忍度检查

⚠️ 注意事项：可以通过自定义调度器扩展调度策略，满足特定场景需求。

工作节点组件（Worker Node）

1. Kubelet

Kubelet是每个节点的agent，负责维护容器的生命周期。

核心职责：

• 接收并执行Master的指令
• 管理容器和镜像
• 上报节点和Pod状态

⚠️ 注意事项：建议对Kubelet的资源预留进行合理配置，避免节点资源耗尽。

2. Container Runtime

容器运行时引擎，负责真正的容器创建和管理工作。

支持的运行时：

• Containerd（推荐）
• CRI-O
• Docker（已弃用）

⚠️ 注意事项：建议使用Containerd，它更轻量且性能更好。

3. Kube-proxy

Kube-proxy负责集群的网络代理，实现了Service的抽象。

工作模式：

• iptables（默认）
• IPVS（高性能）
• userspace（已弃用）

⚠️ 注意事项：大规模集群建议使用IPVS模式，性能更好。