Kubernetes设计架构

本文涉及的产品
容器服务 Serverless 版 ACK Serverless,317元额度 多规格
容器服务 Serverless 版 ACK Serverless,952元额度 多规格
简介: Kubernetes 是一个开源的容器编排平台,用于自动化应用的部署、扩展和管理。其设计架构高度可扩展且灵活,能管理大规模分布式系统。核心组件包括集群(含主节点和工作节点)、API 服务器、etcd、控制器管理器、调度器、Pod、服务、命名空间、配置管理、持久化存储、网络模型及扩展性支持。这些组件共同实现了应用的高效运行与管理。

Kubernetes 是一个开源的容器编排平台,旨在自动化应用的部署、扩展和管理。它的设计架构具有高度的可扩展性和灵活性,能够管理大规模的分布式系统。以下是 Kubernetes 的核心设计架构及其主要组件:

1. 集群(Cluster)

Kubernetes 的基本单元是集群,由一组节点组成。这些节点可以是物理机或虚拟机,分为主节点(Master Node)和工作节点(Worker Node)。

2. 主节点(Master Node)

主节点负责集群的整体控制和管理,包含以下关键组件:

  • API 服务器(API Server): 集群的入口,处理所有 REST API 请求,并与 etcd 进行交互。API 服务器是 Kubernetes 的核心组件,其他组件都通过它来进行通信。
  • etcd: 一个分布式键值存储,用于保存集群的所有数据,如配置和状态信息。它确保数据的强一致性,是集群的源数据存储。
  • 控制器管理器(Controller Manager): 负责运行各种控制器以维护集群的期望状态。例如,节点控制器管理节点的生命周期,复制控制器确保特定数量的 Pod 副本在集群中运行。
  • 调度器(Scheduler): 负责根据资源需求和约束条件,将 Pod 分配到适合的工作节点上。调度器在集群负载均衡和资源优化中起关键作用。

3. 工作节点(Worker Node)

工作节点运行实际的应用容器,包含以下组件:

  • Kubelet: 每个节点的代理,与 API 服务器通信,确保容器按期望状态运行。Kubelet 还监控节点和容器的健康状态。
  • 容器运行时(Container Runtime): 实际负责运行容器的组件,如 Docker、containerd 等。它抽象了底层容器技术,为 Kubernetes 提供一致的接口。
  • Kube-proxy: 维护网络规则,管理集群内部的 Pod 通信和负载均衡。Kube-proxy 使用操作系统的网络功能实现数据包转发和路由。

4. Pod

Pod 是 Kubernetes 中的最小部署单元,一个 Pod 通常包含一个或多个容器,它们共享网络命名空间和存储卷。Pod 的 IP 地址在其生命周期内固定,但 Pod 本身具有短暂性。

5. 服务(Service)

服务为一组 Pod 提供持久的网络访问接口,即使 Pod 的 IP 地址变化,服务的 IP 和 DNS 名称仍然稳定。服务通过标签选择器(Selector)动态绑定到 Pod,支持负载均衡和自动发现。

6. 命名空间(Namespace)

命名空间用于在一个集群中隔离资源,不同的命名空间之间的资源相互独立。命名空间适用于多租户环境和大规模项目的资源管理。

7. 配置管理

Kubernetes 提供了两种主要的配置管理机制:

  • ConfigMap: 用于存储非敏感配置数据(如配置文件和环境变量)。
  • Secret: 用于存储敏感信息(如密码和密钥),这些信息以加密形式存储并管理。

8. 持久化存储(Persistent Storage)

Kubernetes 通过持久化卷(Persistent Volume, PV)和持久化卷声明(Persistent Volume Claim, PVC)来管理持久化存储。PV 是集群管理员预先配置的存储资源,PVC 则是用户对存储的请求,Kubernetes 自动将 PVC 绑定到合适的 PV 上。

9. 网络

Kubernetes 的网络模型赋予每个 Pod 独立的 IP 地址,Pod 之间可以直接通过 IP 进行通信。Kubernetes 还支持网络策略(Network Policy),用于定义和限制 Pod 之间的通信规则。

10. 扩展性

Kubernetes 通过自定义资源(Custom Resource)和自定义控制器(Custom Controller)支持用户扩展其功能。通过 Operator 模式,用户可以定义复杂应用的自动化操作。

11. 负载均衡

Kubernetes 提供内部和外部的负载均衡方案。内部负载均衡通过服务实现,外部负载均衡器可以通过云提供商的集成或 Ingress 控制器来配置

相关实践学习
通过Ingress进行灰度发布
本场景您将运行一个简单的应用,部署一个新的应用用于新的发布,并通过Ingress能力实现灰度发布。
容器应用与集群管理
欢迎来到《容器应用与集群管理》课程,本课程是“云原生容器Clouder认证“系列中的第二阶段。课程将向您介绍与容器集群相关的概念和技术,这些概念和技术可以帮助您了解阿里云容器服务ACK/ACK Serverless的使用。同时,本课程也会向您介绍可以采取的工具、方法和可操作步骤,以帮助您了解如何基于容器服务ACK Serverless构建和管理企业级应用。 学习完本课程后,您将能够: 掌握容器集群、容器编排的基本概念 掌握Kubernetes的基础概念及核心思想 掌握阿里云容器服务ACK/ACK Serverless概念及使用方法 基于容器服务ACK Serverless搭建和管理企业级网站应用
目录
相关文章
|
2月前
|
Kubernetes API 调度
Kubernetes 架构解析:理解其核心组件
【8月更文第29天】Kubernetes(简称 K8s)是一个开源的容器编排系统,用于自动化部署、扩展和管理容器化应用。它提供了一个可移植、可扩展的环境来运行分布式系统。本文将深入探讨 Kubernetes 的架构设计,包括其核心组件如何协同工作以实现这些功能。
115 0
|
4天前
|
Kubernetes Cloud Native 云计算
云原生时代的技术演进:Kubernetes与微服务架构的完美融合
随着云计算技术的飞速发展,云原生概念逐渐深入人心。本文将深入探讨云原生技术的核心——Kubernetes,以及它如何与微服务架构相结合,共同推动现代软件架构的创新与发展。文章不仅剖析了Kubernetes的基本工作原理,还通过实际案例展示了其在微服务部署和管理中的应用,为读者提供了一条清晰的云原生技术应用路径。
18 2
|
1月前
|
Kubernetes Docker 微服务
构建高效的微服务架构:基于Docker和Kubernetes的最佳实践
在现代软件开发中,微服务架构因其灵活性和可扩展性而受到广泛青睐。本文探讨了如何利用Docker和Kubernetes来构建高效的微服务架构。我们将深入分析Docker容器的优势、Kubernetes的编排能力,以及它们如何结合实现高可用性、自动扩展和持续部署。通过具体的最佳实践和实际案例,读者将能够理解如何优化微服务的管理和部署过程,从而提高开发效率和系统稳定性。
|
2月前
|
Kubernetes Serverless API
Kubernetes 的架构问题之利用不可变性来最小化对API Server的访问如何解决
Kubernetes 的架构问题之利用不可变性来最小化对API Server的访问如何解决
72 7
|
2月前
|
弹性计算 Kubernetes 安全
Kubernetes 的架构问题之在Serverless Container中保障应用的安全防护如何解决
Kubernetes 的架构问题之在Serverless Container中保障应用的安全防护如何解决
148 8
|
2月前
|
弹性计算 Kubernetes Serverless
Kubernetes 的架构问题之Serverless Container中不支持特权模式的问题如何解决
Kubernetes 的架构问题之Serverless Container中不支持特权模式的问题如何解决
71 6
|
2月前
|
运维 Kubernetes Serverless
Kubernetes 的架构问题之在ECI中Logtail agent作为Hidecar实现如何解决
Kubernetes 的架构问题之在ECI中Logtail agent作为Hidecar实现如何解决
76 3
|
2月前
|
运维 Kubernetes 大数据
Kubernetes 的架构问题之在Serverless Container场景下尚不支持资源超售如何解决
Kubernetes 的架构问题之在Serverless Container场景下尚不支持资源超售如何解决
59 0
|
2月前
|
Kubernetes API 调度
在K8S中,简单陈述⼀下K8S架构?
在K8S中,简单陈述⼀下K8S架构?
|
2月前
|
人工智能 Kubernetes 持续交付
Kubernetes环境下基于微服务架构的容器化AI应用部署与管理最佳实践
【8月更文第19天】随着AI技术的快速发展,越来越多的企业开始将AI应用部署到生产环境。然而,AI应用往往包含大量的组件和服务,这使得其部署和管理变得非常复杂。微服务架构和容器化技术(如Docker)结合Kubernetes集群管理,为解决这些问题提供了强大的工具。本文将介绍如何在Kubernetes环境中部署和管理基于微服务架构的容器化AI应用。
86 0