深入理解Kubernetes：组件逻辑、能力与源码分析
Kubernetes作为领先的容器编排平台，其核心组件通过紧密协作，为用户提供了强大的自动化、扩展性和可移植性。在深入理解Kubernetes之前，我们将分别探讨其核心组件的逻辑与能力，以及部分源码分析。
Master Node Worker Node
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| kube-apiserver | | kubelet |
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| etcd | | Container |
+---------------------+ | Runtime |
| kube-scheduler | +---------------------+
+---------------------+ | kube-proxy |
| controller-manager | +---------------------+
+---------------------+ | Container |
| DNS | | Runtime |
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| Dashboard | | Ingress Controller |
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| Ingress Rules | | Persistent |
+---------------------+ | Volumes |
| Persistent | +---------------------+
| Volumes |
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Kubernetes核心组件逻辑与能力
1. kube-apiserver（API Server）
逻辑： 提供Kubernetes API服务，是整个系统的入口。处理API请求，进行身份验证、授权和准入控制，维护集群状态。
能力：
- RESTful API服务： 提供RESTful风格的API，允许用户进行各种集群操作。
- 身份验证与授权： 实现多种身份验证机制，如证书、Token等，结合授权策略对请求进行验证。
- 集群状态维护： 通过与etcd协同工作，维护集群状态的一致性，确保资源对象的正确管理和更新。
2. etcd（分布式键值存储）
逻辑： 提供分布式键值存储系统，用于存储集群配置信息和状态数据。保证高可用、强一致性的数据存储。
能力：
- 配置和状态存储： 存储集群的配置信息和状态数据，包括Pod、Service等资源对象。
- 高可用数据存储： 提供高可用性、分布式的数据存储服务，确保集群的持久性和可靠性。
- Watch机制： 通过Watch机制实时通知其他组件关于集群状态的变化，支持实时响应。
3. kube-controller-manager（控制器管理器）
逻辑： 运行多个控制器，监控集群状态并调整资源，确保期望状态的实现。
能力：
- Node Controller： 监控节点状态，负责重新调度Pod以保证高可用性。
- Replication Controller： 维护Pod副本数量，确保期望数量的Pod一直运行，实现横向扩展和负载均衡。
- Endpoint Controller： 关联Service和Pod的网络终端，确保服务的正常访问。
- Namespace Controller： 管理命名空间，实现资源的隔离和多租户支持。
- Service Account Controller： 管理Service Account，为Pod提供身份标识。
4. kube-scheduler（调度器）
逻辑： 将新创建的Pod调度到集群中的可用节点上，考虑资源需求、亲和性和反亲和性规则等。
能力：
- 节点选择： 选择最优节点，实现Pod的平衡部署，考虑节点资源利用率、Pod的亲和性等。
- 调度决策： 与API Server通信，将调度决策写入集群状态，确保状态一致性。
- 资源平衡： 定期检查节点资源利用率，维持资源平衡，提高集群的整体效率。
- 可扩展性支持： 支持可插拔的调度器策略，允许用户根据需求自定义调度逻辑。
5. kubelet（节点代理）
逻辑： 运行在每个节点上，维护节点的运行状态，与API Server通信以接收指令。
能力：
- Pod监控与报告： 监控Pod的运行状态，及时报告给API Server，确保集群状态的实时性。
- 生命周期管理： 启动、停止和维护Pod的生命周期，根据API Server的指令确保Pod的正确运行。
- 状态一致性： 确保Pod规格与期望状态一致，协同工作以维持集群的稳定性。
- 资源限制与监控： 根据Pod的资源需求和限制，确保节点资源的合理利用。
6. kube-proxy（网络代理）
逻辑： 提供服务的负载均衡和网络代理功能，维护网络规则以确保流量正确路由到Pod。
能力：
- 监听资源变化： 监听API Server上Service和Pod资源的变化，动态感知集群中服务的变化。
- 规则维护： 根据Service和Pod的定义创建和维护iptables规则，实现服务发现和负载均衡。
- 多协议支持： 支持TCP和UDP代理，确保不同类型的流量的正确传递。
- 网络策略支持： 支持网络策略，实现对Pod之间流量的细粒度控制。
Kubernetes核心组件源码分析
1. kube-apiserver（API Server）
- 关键文件：
cmd/kube-apiserver/apiserver.go、pkg/master/master.go。 - 源码主要内容： 定义API Server的启动流程、初始化过程，以及Master控制器的实现，处理API请求、身份验证和授权。
2. etcd（分布式键值存储）
- 关键文件： 在
https://github.com/etcd-io/etcd中。 - 源码主要内容： 定义etcd服务的主
要逻辑，包括处理客户端请求、数据写入和检索。
3. kube-controller-manager（控制器管理器）
- 关键文件：
cmd/controller-manager/controller-manager.go、pkg/controller目录。 - 源码主要内容： 定义控制器管理器的入口点和初始化过程，包含各种控制器的实现，如NodeController、ReplicationController。
4. kube-scheduler（调度器）
- 关键文件：
cmd/kube-scheduler/scheduler.go、pkg/scheduler目录。