Kubernetes组件和架构

架构图

核心组件

组件名称	说明
apiserver	提供了资源操作的唯一入口，并提供了认证、授权、访问控制、API注册和发现等机制
cAdvisor	已集成到kubectl。 对Node主机上的资源及容器进行实时监控和性能数据采集。包括CPU使用情况、内存使用情况、网络吞吐量及文件系统使用情况等(可以通过浏览器访问)。 当kubelet启动时会自动启动cAdvisor。 在kubelet的配置文件中，增加-cadvisor-port=4194，表示对外暴露4194端口访问cAdvisor。
container runtime	容器运行时。默认为Docker
controller manager	负责维护集群的状态。比如故障检测、自动弹性伸缩、滚动更新等
etcd	保存了整个集群的信息(状态)
kube-proxy	负责为Service提供集群内部的服务发现和负载均衡
kubectl	管理k8s的命令行工具。负责维护容器的生命周期，同时也负责Volume和网络的管理
Scheduler	负责资源的调度。按照预定的调度策略将Pod调度到相应的机器上

附加组件

名称	说明
Dashboard	是Kubernetes集群通用的Web管理界面。通过调用api-server中的rest接口
DNS	创建一个DNS服务器，用于Service的VIP域名解析(不然每次启动Service，都会重新生成一个新的VIP，这样又得改RC或者Deployment的配置文件)。
Heapster	提供资源监控，包括内存、CPU等使用情况。数据来源是cAdvisor，一般是配合Dashboard使用
PersistentVolume(PV)	持久卷。由管理员添加的一个存储的描述，是一个全局资源(不受Namespace限制)，包含存储类型、存储大小和访问模式等。它的生命周期独立于pod(pod销毁时对PV没有影响)
PersistentVolumeClaim(PVC)	表达的是用户对存储(请求信息包含存储大小、访问模式等)的请求。它类似于pod，pod消耗节点资源：PVC消耗PV资源。PVC会绑定到大于等于且最接近自己存储请求的PV上
Service(SVC)	提供一个VIP的功能，通过VIP可以找到下面的pod 还提供了负载均衡(默认轮询)，slb到下面不同的pod 只提供了4层负载均衡能力，如果要使用7层，需要添加ingress

资源控制器

名称	说明
Replication Controller(RC)	保证pod集群的高可用。确保任何时间Kubernetes中都有指定数量的pod在运行。 RC还提供了一些高级特性：扩缩容、滚动升级、升级回滚等。
Deployment(推荐)	Deployment创建后，会生成一个ReplicaSet用来管理pod。 拥有RC的所有功能，同时解决了RC滚动升级带来的一些问题(比如VIP为空)
Job	负责批处理任务，即仅执行一次的任务，它保证批处理任务的一个或多个Pod成功结束
CronJob	周期性的执行任务
Horizontal Pod Autoscaler(HPA)	弹性伸缩。根据一定的性能指标(CPU、磁盘、网络等)自动检测，自动增加或减少Pod的数量，使其满足预定条件。 目前是使用Heapster来检测资源的使用情况，检测周期是默认30s

 集群调度

调度过程

调度分为一下几步：

1. 首先过滤掉不满足条件的节点，这个过程是 predicate。在 predicate 过程中没有合适的节点，Pod 会一直在 pending 状态，不断重试调度，直到有节点满足条件
2. 然后对通过的节点按照优先级排序，这个过程是 priority
3. 最后从中选择优先级最高的节点

如果中间任务一步有错误，就直接返回错误。

predicate有一系列的算法：

• PodFitsResources：节点上剩余的资源是否大于 Pod 请求的资源
• PodFitsHost：如果 Pod 指定了NodeName，检查节点名称是否和 NodeName 匹配。
• PodFitsHostPorts：节点上已经使用的 port 是否和 Pod 申请的 port 冲突
• PodSelectorMatched：过滤掉和 Pod 指定的 label 不匹配的节点
• NoDiskConflict：已经 mount 的 volume 和 Pod 指定的 volume 不冲突，除非他们都是只读

调度策略

名称	说明
亲和性	Node亲和性、Pod亲和性。尽量分配到自己想去的那个 Node 或者 Pod
污点/容忍	避免 Pod 被分配到不合适的节点。每个节点上都可以应用一个或多个污点，这表示对于那些不能容忍这些污点的 Pod，是不会 被该节点接受的。如果能容忍，则表示这些 Pod 可以被调度到这些污点上
固定节点	将 Pod 直接调度到指定的节点上

 其它

名称	说明
Pod	pod容器 + 若干普通的业务容器
健康检查(探测器)	livenessProbe：健康状态检查，周期性检查服务是否存活，检查结果失败，将重启容器 readinessProbe：可用性检查，周期性检查服务是否可用，不可用将从Service中剔除
Namespace	命名空间。用于实现多租户的资源隔离 例如：同一个命名空间下，不能有名称相同的两个Service