Kubernetes（K8s）核心概念与组件全解析

Kubernetes（K8s）核心概念与组件全解析

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/2401_86544677/article/details/146144108

本文深入剖析容器编排平台Kubernetes的核心架构，详解其核心概念与组件功能，帮助开发者快速掌握云原生时代必备技术栈。

一、Kubernetes的诞生背景

1. 容器化演进历程

• 传统部署：直接运行在物理机，资源利用率低且难以隔离
• 虚拟化部署：通过虚拟机实现隔离，但资源消耗大（CPU/内存占用率高）
• 容器化革命：Docker带来的轻量级隔离方案，实现快速部署与跨环境迁移

2. K8s的诞生契机

Google基于内部Borg系统经验开源（2014年），解决大规模容器管理的三大核心问题：

• 自动化运维：故障自愈、滚动更新、服务发现
• 资源调度：跨节点负载均衡与弹性伸缩
• 统一管理：多集群、多云环境统一管控

二、Kubernetes核心架构

1. 集群分层模型

控制平面（Master） + 工作节点（Node）

• Master节点：集群大脑，负责调度与决策
• Node节点：容器运行载体，执行具体任务

2. Master核心组件

3. Node核心组件

三、核心概念解析

1. 最小调度单元：Pod

• 多容器协同：共享网络/IPC/存储空间（如Sidecar模式）
• 生命周期管理：包含Pending/Running/Succeeded/Failed等状态

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-pod
spec:
  containers:
- name: nginx
    image: nginx:1.25

2. 服务抽象层：Service

• 稳定访问端点：通过ClusterIP/NodePort/LoadBalancer类型暴露服务
• 负载均衡机制：基于Selector匹配后端Pod实现流量分发

3. 部署控制器：Deployment

• 副本管理：声明式定义Pod副本数与更新策略（RollingUpdate/Recreate）
• 版本回滚：通过revision历史实现一键回退

kubectl rollout undo deployment/nginx-deploy

4. 配置管理三剑客

• ConfigMap：存储非敏感配置（环境变量/配置文件）
• Secret：管理密码/OAuth令牌等敏感数据（Base64编码）
• Namespace：逻辑隔离资源（开发/测试/生产环境划分）

四、扩展生态与工具链

1. 核心插件

• CNI网络插件：Calico/Flannel实现跨节点通信
• CSI存储插件：对接云存储（AWS EBS/Azure Disk）
• CoreDNS：集群内部域名解析服务

2. 监控体系

• Prometheus：时序数据库收集指标数据
• Grafana：可视化仪表盘展示监控数据
• EFK：日志采集分析套件（Elasticsearch/Fluentd/Kibana）

3. 进阶工具

• Helm：应用包管理器（Charts模板化部署）
• Istio：服务网格实现细粒度流量控制
• ArgoCD：GitOps持续交付工具

五、典型应用场景

1. 微服务架构：Spring Cloud/Dubbo服务自动注册发现
2. AI训练任务：TFJob/PyTorchJob管理分布式训练
3. 边缘计算：KubeEdge实现边缘节点纳管
4. 混合云管理：跨公有云/私有云统一编排