K8S（Kubernetes）是一个开源的容器编排和管理平台，它提供了容器部署、扩展、管理以及服务发现等功能。K8S的架构可以大致分为控制平面（Control Plane）和工作节点（Worker Nodes）两部分。以下是对K8S架构的详细陈述：
一、控制平面（Control Plane）
控制平面是K8S集群的“大脑”，负责集群的调度、管理和状态维护。它主要由以下几个组件构成：
- etcd
- 作用：etcd是一个高可用的键值存储系统，用于存储K8S集群的所有配置和状态信息。它基于Raft算法保证了数据的一致性和可靠性。
- 功能：etcd存储集群的配置和状态，如Pod、Service、Deployment等资源的定义和当前状态。
- API Server
- 作用：API Server是K8S集群的唯一入口，提供了RESTful API供客户端和集群内部组件进行通信。
- 功能：API Server负责处理客户端的请求，如创建、更新、删除资源等，并将这些操作的结果存储在etcd中。同时，它还提供了认证、授权、访问控制等安全机制。
- Scheduler
- 作用：Scheduler负责将新创建的Pod调度到合适的节点上运行。
- 功能：Scheduler根据节点的资源使用情况、Pod的资源需求以及调度策略（如亲和性、反亲和性等）来选择合适的节点。
- Controller Manager
- 作用：Controller Manager是K8S集群的“控制中心”，负责维护集群的状态与期望状态一致。
- 功能：Controller Manager通过API Server监控集群中各种资源的状态，当发现资源状态与期望状态不一致时，它会采取相应的措施来修复这种不一致。例如，当某个Pod意外终止时，Controller Manager会重新创建一个新的Pod来替换它。
二、工作节点（Worker Nodes）
工作节点是K8S集群中实际运行Pod的节点，它们可以是物理机或虚拟机。每个工作节点上都运行着以下几个关键组件：
- kubelet
- 作用：kubelet是工作节点上的主要“节点代理”，负责维护节点的状态并管理Pod的生命周期。
- 功能：kubelet通过API Server接收并执行来自控制平面的指令，如创建、更新、删除Pod等。同时，它还负责监控节点的资源使用情况，并定期向控制平面报告。
- kube-proxy
- 作用：kube-proxy负责实现K8S集群中的服务发现和负载均衡。
- 功能：kube-proxy在每个工作节点上运行，通过iptables或IPVS等机制为Service配置负载均衡规则，确保外部或内部客户端能够访问到Service背后的Pod。
- 容器运行时（Container Runtime）
- 作用：容器运行时是运行容器的引擎，负责容器的创建、启动、停止等操作。
- 常见实现：Docker、containerd等。在K8S中，容器运行时是可选的，但Docker是最常用的实现之一。
三、总结
综上所述，K8S的架构通过控制平面和工作节点的协同工作，实现了对容器化应用程序的高效管理和调度。控制平面负责集群的调度、管理和状态维护，而工作节点则负责实际运行Pod并提供计算资源。这种架构使得K8S能够轻松应对大规模容器化应用程序的部署和管理需求。
