Kubernetes集群架构图详解

霖.24

1238人浏览 · 2025-09-18 17:03:55

霖.24 · 2025-09-18 17:03:55 发布

这是 Kubernetes（K8s）集群架构 图，展示了 Kubernetes 集群的核心组件及其交互关系，可分为 ** 控制平面（Control Plane）和工作节点（Node）** 两大部分，同时还涉及与云服务提供商的交互。下面详细拆解各部分：

一、控制平面（Control Plane）：集群的 “大脑”，负责全局决策与管理

控制平面组件保障集群始终处于期望的状态（比如调度 Pod、维护副本数量等）。

etcd：
是一个分布式键值存储数据库，作为 Kubernetes 的集群状态 “单一事实源”。它存储了集群的所有核心配置、资源对象（如 Pod、Service 等的定义）以及运行时状态。控制平面的其他组件（如 kube - api - server）会从 etcd 读取数据，也会将变更写入 etcd。
kube - api - server：
是集群的 “入口网关”，所有对集群的操作（无论是用户通过 kubectl 发起，还是集群内部组件间的通信）都必须经过它。它提供了 RESTful API 接口，负责校验请求、处理数据，并与 etcd 交互（读取或写入集群状态），同时也作为其他控制平面组件（如 scheduler、controller manager）的通信枢纽。
scheduler（kube - scheduler）：
负责 ** Pod 的调度决策 **。当有新的 Pod 需要运行（或旧 Pod 重建）时，scheduler 会基于一系列策略（如资源需求、节点亲和性、负载均衡等），从集群的工作节点中为 Pod 挑选最适合的 “目标节点”，然后将调度结果通过 kube - api - server 写入 etcd。
Controller Manager（kube - controller - manager）：
由多个 “控制器（Controller）” 组成，每个控制器负责一类集群资源的闭环管理（即 “控制循环”）。例如：
- ReplicaSet 控制器：确保指定的 Pod 副本数量始终符合期望（比如用户要求某个应用运行 3 个副本，若有副本异常退出，它会触发重建）。
- Node 控制器：监控节点健康状态，若节点故障，会协调后续的 Pod 迁移等操作。
  这些控制器通过 kube - api - server 监听资源变化，然后执行相应的调节动作，最终让集群状态匹配用户的期望。
cloud - controller - manager：
是 Kubernetes 与 ** 云服务提供商（Cloud Provider）** 的 “中间层”。当集群运行在公有云环境（如 AWS、Azure、阿里云等）时，它负责对接云厂商的 API（即图中的 CLOUD PROVIDER API），实现与云服务的联动。比如：
- 管理云平台的负载均衡器（为 Service 分配公网 IP 等）。
- 监控云平台提供的节点状态，同步到 Kubernetes 集群中。
- 管理云存储卷（如为 Pod 挂载云硬盘）等。

二、工作节点（Node）：集群的 “算力载体”，运行实际工作负载

工作节点是承载应用的实体，每个节点可看作一台服务器（物理机或虚拟机）。

Node（Node 1、Node 2）：
是集群的工作节点，每个节点上运行着支撑 Pod 运行的组件，以及实际的业务 Pod。
kubelet：
是每个节点的 “管家”，直接与节点交互。它通过 kube - api - server 监听自己负责节点上的 Pod 调度指令，然后执行 Pod 的生命周期管理：
- 拉取 Pod 对应的容器镜像。
- 启动 / 停止容器。
- 监控容器（及 Pod）的健康状态，并向 kube - api - server 汇报（比如 Pod 是否运行正常）。
  此外，它还负责维护节点的资源状态，让控制平面能准确掌握节点的可用资源。
kube - proxy：
是每个节点上的网络代理组件，负责 Pod 的网络通信与服务（Service）暴露。它的核心作用是：
- 实现 Service 的负载均衡：当多个 Pod 对应一个 Service 时，kube - proxy 会将请求分发给不同的 Pod。
- 维护节点上的网络规则：确保 Pod 之间、Pod 与外部的网络通信符合 Kubernetes 的网络模型（如通过 iptables 或 eBPF 等技术配置网络转发规则）。
Pod：
是 Kubernetes 中最小的可部署单元，一个 Pod 可包含一个或多个紧密协作的容器（容器共享网络、存储等资源）。Pod 是应用在集群中的 “运行实例”，kubelet 负责 Pod 在节点上的启停与监控。
CRI（Container Runtime Interface）：
是 Kubernetes 与 ** 容器运行时（如 Docker、containerd、CRI - O 等）** 之间的 “接口层”。kubelet 通过 CRI 调用底层的容器运行时，来完成容器的创建、启动、停止等操作（比如 kubelet 要启动一个 Pod 里的容器，就通过 CRI 告诉容器运行时 “拉取镜像并启动容器”）。