Kubernetes核心概念与组件

发布时间：2025-11-05 12:18:40 来源：创站工坊 作者：系统运维

 Kubernetes是核心一个开源的容器编排引擎，用来对容器化应用进行自动化部署、概念 扩缩和管理。组件然而并非所有项目都需要微服务化，核心也并非所有项目需要Kubernetes，概念例如管理后台、组件定时任务服务、核心非分布式数据库等就没有必要容器化部署，概念Kubernetes更适合部署分布式微服务应用。组件

这两天笔者看完了《Kubernetes源码剖析》这本书，核心由于Kubernetes是概念用go语言编写，很多Java程序员可能没学过go语言，组件为了分享这本书，核心笔者摘录了书中的概念一些关键知识点整理成这篇文章，也希望通过这篇文章帮助大家理解Kubernetes。组件

(之前公司内部技术分享画的学习路线思维导图)

Kubernetes架构

图片 (图片来源：《Kubernetes源码剖析》.Kubernetes架构图)

Kubernetes系统采用C/S架构设计，系统架构分为Master、Node两部分，Master为Server端(主控节点)，Node为Client端(工作节点)。

Master主控节点作为集群的大脑负责管理所有工作节点(Node)、负责调度Pod运行在哪些工作节点上、负责控制集群运行过程中的所有状态，其中节点表示云虚拟服务器。

Node工作节点负责管理容器、监控和上报运行在本节点上的所有Pod的亿华云计算运行状态。

运行在Master主控节点上的组件有kube-apiserver、kube-controller-manager、kube-scheduler组件。

kube-apiserver负责将Kubernetes“资源组/资源版本/资源”以RESTful风格的形式对外暴露并提供服务。集群中的所有组件都通过kube-apiserver组件操作资源对象。kube-apiserver组件也是集群中唯一与Etcd集群进行交互的核心组件。

kube-controller-manager管理Kubernetes集群中的节点(Node)、Pod副本、服务、端点(Endpoint)、命名空间(Namespace)、服务账户(ServiceAccount)等。负责确保Kubernetes系统的实际状态收敛到所需状态，其默认提供了一些控制器(Controller)，例如DeploymentControllers控制器、StatefulSet控制器、Namespace控制器及PersistentVolume控制器等，每个控制器通过kube-apiserver组件提供的接口实时监控整个集群每个资源对象的当前状态，当发生故障而导致系统状态出现变化时，尝试将系统状态修复到期望状态。

kube-scheduler调度器组件负责在Kubernetes集群中为一个Pod资源对象找到合适的节点并在该节点上运行。调度器每次只调度一个Pod资源对象，高防服务器为每一个Pod资源对象寻找合适节点的过程是一个调度周期。调度器组件监控整个集群的Pod资源对象和Node资源对象，在监控到新的Pod资源对象时通过调度算法为其选择最优节点。

运行在Node工作节点上的组件有kubelet、kube-proxy、container组件。

kubelet负责接收、处理、上报kube-apiserver组件下发的任务。kubelet进程启动时会向kube-apiserver注册节点(Node)自身信息。它主要负责所在节点(Node)上的Pod资源对象的创建、修改、监控、删除、驱逐及Pod生命周期管理等。kubelet组件实现了3种开放接口，分别是CRI(容器运行时接口)、CNI(容器网络接口)和CSI(容器存储接口)。

kube-proxy作为节点上的网络代理，运行在每个Kubernetes节点上。它监控kube-apiserver的服务和端点资源变化，并通过iptables/ipvs等配置负载均衡器，亿华云为一组Pod提供统一的TCP/UDP流量转发和负载均衡功能，但只会向Kubernetes服务及其后端Pod发出请求。

资源概念

在kubernetes中，资源是最核心的概念，整个生态系统都围绕资源运作。Kubernetes本质上是一个资源控制系统，负责注册、管理、调度资源并维护资源的状态。

Kubernetes将资源分组和版本化：

资源对象与资源操作方法：

Kubernetes支持两类资源组，分别是拥有组名的资源组和没有组名的资源组：

拥有组名的资源组：其表现形式为//，例如apps/v1/deployments;

没有组名的资源组：核心资源组，其表现形式为/，例如/v1/pods。

Kubernetes提供的Restful API使用GVR(资源分组/资源版本/资源)生成path，如下表格示例：

拥有组名的资源组的path以/apis为前缀，没有组名的资源组的path以/api为前缀。以/api/v1/configmaps为例，v1为资源版本号、configmaps为资源名称。

资源还可以拥有子资源，例如pods有logs子资源。用kubectl查询日记则命令为kubectl logs [pod]，对应API的path为：/api/v1/pods/logs。

kubernetes支持8种资源操作方法，但并非每种资源都需要支持8种资源操作方法。如pods/logs子资源就只拥有get操作方法，因为日志只需要执行查看操作。

Kubernetes系统支持命名空间(Namespace)，每个命名空间相当于一个“虚拟集群”，不同命名空间之间可以进行隔离。命名空间常用于划分不同的环境，例如生产环境、测试环境、开发环境等使用不同的命名空间进行划分，也可用于划分无关联的项目，如用于划分项目A、项目B。

资源对象描述文件定义

Kubernetes资源可分为内置资源和自定义资源，它们都通过资源对象描述文件进行定义。一个资源对象需要用5个字段来描述，分别是Group/Version、Kind、MetaData、Spec、Status。

以Service资源描述文件为例，配置如下：

Pod调度

Pod资源对象支持优先级与抢占机制。当kube-scheduler调度器运行时，根据Pod资源对象的优先级进行调度，高优先级的Pod资源对象排在调度队列的前面，优先获得合适的节点(Node)，再为低优先级的Pod资源对象选择合适的节点。

当高优先级的Pod资源对象没有找到合适的节点时，调度器会尝试抢占低优先级的Pod资源对象的节点，抢占过程是将低优先级的Pod资源对象从所在的节点上驱逐走，使高优先级的Pod资源对象运行在该节点上，被驱逐走的低优先级的Pod资源对象会重新进入调度队列并等待再次选择合适的节点。

在默认的情况下，若不启用优先级功能，则现有Pod资源对象的优先级都为0。为Pod资源配置优先级的步骤如下：

1、通过PriorityClass资源对象描述文件创建PriorityClass资源对象，配置文件如下：

通过Deployment配置Pod资源时，只需要在Deployment描述文件的Spec下的Spec添加一项名为priorityClassName的配置，如下：

亲和性调度

与调度相关的还有亲和性调度。kube-scheduler调度器自动为Pod资源对象选择全局最优或局部最优节点(即节点的硬件资源足够多、节点负载足够小等)。在生产环境中，一般希望能够更多地干预Pod资源对象的调度，例如，将不需要依赖GPU硬件资源的Pod资源对象分配给没有GPU硬件资源的节点，将需要依赖GPU硬件资源的Pod资源对象分配给具有GPU硬件资源的节点。开发者只需要在这些节点上打上相应的标签，然后调度器就可以通过标签进行Pod资源对象的调度，这种调度策略被称为亲和性和反亲和性调度。

Pod资源对象目前支持两种亲和性和一种反亲和性：

内置调度算法

kube-scheduler调度器默认提供了两类调度算法，分别是预选调度算法和优选调度算法。

本文转载自微信公众号「Java艺术」，可以通过以下二维码关注。转载本文请联系Java艺术公众号。

相关文章