如何實現K8s集群架構與高可用解析

這篇文章將為大家詳細講解有關如何實現K8s集群架構與高可用解析，文章內容質量較高，因此小編分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后對相關知識有一定的了解。

基本工作過程

Kubernetes 的核心工作過程：

• 資源對象：Node、Pod、Service、Replication Controller 等都可以看作一種資源對象

• 操作：通過使用 kubectl 工具，執行增刪改查

• 存儲：對象的目標狀態(預設狀態)，保存在 etcd 中持久化儲存;

• 自動控制：跟蹤、對比 etcd 中存儲的目標狀態與資源的當前狀態，對差異資源糾偏，自動控制集群狀態。

Kubernetes 實際是：高度自動化的資源控制系統，將其管理的一切抽象為資源對象，大到服務器 Node 節點，小到服務實例 Pod。

Kubernetes 的資源控制是一種聲明+引擎的理念：

• 聲明：對某種資源，聲明他的目標狀態

• 自動：Kubernetes 自動化資源控制系統，會一直努力將該資源對象維持在目標狀態。

架構(物理+邏輯)

Kubernetes 集群，是主從架構：

• Master：管理節點，集群的控制和調度

• Node：工作節點，執行具體的業務容器

下述幾個組件，都是獨立的進程，每個進程都是 Go 語言編寫，實際部署 Kubernetes 集群，就是部署這些程序。

Master節點：

• kube-apiserver

• kube-controller-manager

• kube-scheduler

• Node節點：

• kubelet

• kube-proxy

具體，2 種角色的節點，需要運行的進程和職責不同，詳細描述如下。

Master 管理節點：管理整個 Kubernetes 集群，接收外部命令，維護集群狀態。

• apiserver： Kubernetes API Server

• 集群控制的入口

• 資源的增刪改查，持久化存儲到 etcd

• kubectl 直接與 API Server 交互，默認端口 6443。

• etcd: 一個高可用的 key-value 存儲系統

• 作用：存儲資源的狀態

• 支持 Restful 的API。

• 默認監聽 2379 和 2380 端口(2379提供服務，2380用于集群節點通信)(疑問：集群節點，是說 etcd 的集群? Master  集群?)

• scheduler： 負責將 pod 資源調度到合適的 node 上。

• 調度算法：根據 node 節點的性能、負載、數據位置等，進行調度。

• 默認監聽 10251 端口。

• controller-manager: 所有資源的自動化控制中心

• 每個資源，都對應有一個控制器(疑問：作用是什么?)

• controller manager 管理這些控制器

• controller manager 是自動化的循環控制器

• Kubernetes 的核心控制守護進程，默認監聽10252端口。(疑問：為什么有監聽段口感?)

補充說明：

scheduler和controller-manager都是通過apiserver從etcd中獲取各種資源的狀態，進行相應的調度和控制操作。

Node 節點：Master 節點，將任務調度到 Node 節點，以 docker 方式運行;當 Node 節點宕機時，Master 會自動將 Node  上的任務調度到其他 Node 上。

• kubelet: 本節點Pod的生命周期管理，定期向Master上報本節點及Pod的基本信息

• Kubelet是在每個Node節點上運行agent

• 負責維護和管理所有容器：從 apiserver 接收 Pod 的創建請求，啟動和停止Pod

• Kubelet不會管理不是由Kubernetes創建的容器

• 定期向Master上報信息，如操作系統、Docker版本、CPU、內存、pod 運行狀態等信息

• kube-proxy：集群中 Service 的通信以及負載均衡

• 功能：服務發現、反向代理。

• 反向代理：支持TCP和UDP連接轉發，默認基于Round Robin算法將客戶端流量轉發到與service對應的一組后端pod。

• 服務發現：使用 etcd 的 watch  機制，監控集群中service和endpoint對象數據的動態變化，并且維護一個service到endpoint的映射關系。(本質是：路由關系)

• 實現方式：存在兩種實現方式，userspace 和 iptables。

• userspace：在用戶空間，通過kuber-proxy實現負載均衡的代理服務，是最初的實現方案，較穩定、效率不高;

• iptables：在內核空間，是純采用iptables來實現LB，是Kubernetes目前默認的方式;

• 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，在生產環境，必須實現高可用：

1. 鴻蒙官方戰略合作共建——HarmonyOS技術社區

2. 實現Master節點及其核心組件的高可用;

3. 如果Master節點出現問題的話，那整個集群就失去了控制;

具體的 HA 示意圖：

上述方式可以用作 HA，但仍未成熟，據了解，未來會更新升級 HA 的功能.

具體工作原理：

• etcd 集群：部署了3個Master節點，每個Master節點的etcd組成集群

• 入口集群：3個Master節點上的APIServer的前面放一個負載均衡器，工作節點和客戶端通過這個負載均衡和APIServer進行通信

• pod-master保證僅是主master可用，scheduler、controller-manager 在集群中多個實例只有一個工作，其他為備用

關于如何實現K8s集群架構與高可用解析就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，可以學到更多知識。如果覺得文章不錯，可以把它分享出去讓更多的人看到。